Um motor Diesel de 4 tempos, 6 cilindros, apresenta uma potência do ciclo teórico a ar ideal de 400 \mathrm{kW}\left(\mathrm{N}_{in} \mathrm{d}\right), sendo a admissão feita a 20^{\circ} \mathrm{C} e 1,0 bar, relação de compressão 16 e temperatura no final da expansão de 1000^{\circ} \mathrm{C}.
OBS.:
- \mathrm{N}{in} \mathrm{d}=\mathrm{L}{in} \mathrm{d} \times \dot{\mathrm{m}} \times \mathrm{Z} \times \mathrm{i}
- \mathrm{L}_{\mathrm{in}} \mathrm{d}=\mathrm{q}{+}-\mathrm{q}{-}
Determinar:
a) A massa de ar em circulação.
b) As características p, v, t dos vários estados do ciclo.
c) Os calores trocados.
d) O rendimento e a relação de trabalho.
b) As características p, v, t dos vários estados do ciclo.
c) Os calores trocados.
d) O rendimento e a relação de trabalho.
Passo 1
Resumindo: temos um motor Diesel de quatro tempos (ciclo ideal a ar),
cilindros, potência indicada
. A admissão ocorre em
,
. A relação de compressão é
. Ao final da expansão (estado
) mede-se
. Vamos usar as hipóteses de gás perfeito (ar:
,
,
,
) e as equações do ciclo Diesel ideal (
–
isentrópico,
–
pressão constante,
–
isentrópico,
–
volume constante).
O que vamos precisar:
O que vamos precisar:
- Calcular
e pela isentrópica de compressão. - Determinar a razão de corte
usando a condição em . - Calcular
e os volumes específicos . - Calcular os calores por kg:
, . - Determinar a massa de ar em circulação por segundo via
. - Calcular rendimento
e razão de trabalho .
Passo 2
Compressão isentrópica
:
Passo 3
Na expansão isentrópica
temos
Como
e
, igualamos
Passo 4
Com
obtemos:
Volumes específicos (por kg):
Passo 5
Calores por kg:
Trabalho líquido por kg:
Massa de ar em circulação (fluxo mássico) dada a potência indicada:
Passo 6
Rendimento do ciclo:
Relação de trabalho (expansão vs. compressão):
Resposta
a)
b)
c)
d)
b)
c)
d)