Em um motor Diesel, a taxa de compressão é 15 . A compressão inicia a 0,1 Mpa e a
. O calor transferido é
. Encontre:
A pressão média efetiva do ciclo.
A pressão média efetiva do ciclo.
Passo 1
Então, o que a gente tem aqui? É um ciclo Diesel ideal com razão de compressão
r = 15, pressão inicial p₁ = 0,1 MPa e temperatura inicial T₁ = 40 °C. Foi injetado calor qᵢₙ = 1,675 MJ/kg.
O que a gente quer? A pressão média efetiva do ciclo, ou seja, pₘₑ = trabalho líquido por deslocamento de volume.
Conteúdo: termodinâmica de ciclos (Diesel), usando ar como gás ideal (k=1,4, R=0,287 kJ/kg·K, cₚ=1,005 kJ/kg·K, cᵥ=0,718 kJ/kg·K) e as relações de processos isentrópicos e calor.
r = 15, pressão inicial p₁ = 0,1 MPa e temperatura inicial T₁ = 40 °C. Foi injetado calor qᵢₙ = 1,675 MJ/kg.
O que a gente quer? A pressão média efetiva do ciclo, ou seja, pₘₑ = trabalho líquido por deslocamento de volume.
Conteúdo: termodinâmica de ciclos (Diesel), usando ar como gás ideal (k=1,4, R=0,287 kJ/kg·K, cₚ=1,005 kJ/kg·K, cᵥ=0,718 kJ/kg·K) e as relações de processos isentrópicos e calor.
Passo 2
Primeiro, converte T₁ pra Kelvin:
Agora, no processo 1→2 (compressão isentrópica), vale:
Passo 3
Calcula T₂:
Passo 4
No processo 2→3 (adição de calor à pressão constante):
$$q_{in} = c_p,(T_3 - T_2)\quad\Longrightarrow\quad
T_3 = T_2 + \frac{q_{in}}{c_p}$$
Passo 5
Calcula T₃:
Passo 6
No processo 3→4 (expansão isentrópica), a relação de temperaturas é
Mas para o Diesel ideal vale
então
Passo 7
Calcula T₄:
- Razão interna:
. - Eleva à 0,4:
. -
Passo 8
Calcular o calor rejeitado no processo 4→1 (volume constante):
Passo 9
Trabalho líquido específico:
Passo 10
Volume específico inicial e final da compressão:
Passo 11
Por fim, a pressão média efetiva é
Resposta
A pressão média efetiva do ciclo Diesel vale cerca de
1,142 MPa.
1,142 MPa.