Um motor a gasolina possui relação de compressão de
, e antes da compressão admite ar a 280 K e 85 kPa . O processo de combustão gera uma pressão máxima de 5500 kPa . Determine a temperatura má- xima no ciclo, a energia introduzida pelo processo de combustão e a temperatura de exaustão. Admita que as propriedades do ar sejam iguais àquelas do ar frio.
15. Uma mistura estequiométrica de combustível e ar apresenta uma liberação de calor no processo de combustão aproximadamente igual a
de ar. Para modelar um motor real de ignição por faísca que usa tal mistura, consideremos um ciclo padrão a ar Otto que tem um ganho de calor de
de ar e uma relação de compressão igual a 7. Admitindo que a pressão e a temperatura no início de processo de combustão sejam iguais a 90 kPa e
e que o calor específico seja constante, determine:
a. A pressão e a temperatura máximas do ciclo.
b. O rendimento térmico do ciclo.
c. A pressão média efetiva.
15. Uma mistura estequiométrica de combustível e ar apresenta uma liberação de calor no processo de combustão aproximadamente igual a
a. A pressão e a temperatura máximas do ciclo.
b. O rendimento térmico do ciclo.
c. A pressão média efetiva.
Passo 1
Resumindo, temos dois problemas de ciclo Otto (ar ideal, k
, cv
kJ/k
, R
kJ/k
):
– Problema : relação de compressão
, condições iniciais
K,
kPa, pressão máxima no fim da combustão
kPa. Pedem a temperatura máxima
, o calor de combustão e a temperatura de exaustão
.
– Problema : relação de compressão
, condições no início da combustão
K,
kPa, calor de entrada
kJ/kg. Pedem a)
e
, b) rendimento térmico
e c) pressão média efetiva (PMF).
– Problema
– Problema
Para ambos usaremos as fórmulas do ciclo Otto:
– Compressão isentrópica:
– Compressão isentrópica:
– Adição de calor a volume constante:
– Expansão isentrópica:
– Rendimento ideal Otto:
– PMF:
Passo 2
Problema
– compressão de
:
Passo 3
Problema
– adição de calor a volume constante até
kPa:
Energia fornecida por kg de ar:
Passo 4
Problema
– expansão isentrópica de volta ao volume inicial:
Passo 5
Problema
– compressão de
,
K,
kPa:
Passo 6
Problema
– adição de calor
kJ/kg:
Passo 7
Problema
– rendimento térmico ideal Otto:
Passo 8
Problema
– pressão média efetiva:
Resposta
Problema
a) K
b) kJ/kg
c) K
a)
b)
c)
Problema
a) K e
kPa
b)
c) kPa
a)
b)
c)