Um motor a gasolina de quatro tempos e deslocamento volumétrico de
, trabalha a 2500 RPM e apresenta rendimento de
. A temperatura e a pressão do ar antes da compressão são iguais a 280 K e 40 kPa e, depois da combustão, a temperatura é 2400 K . Determine as máximas
e
no ciclo, a transferência de calor específica, a pressão média efetiva do ciclo e a potência total produzida.
Passo 1
O enunciado descreve um motor a gasolina de quatro tempos que opera como ciclo Otto ideal. Sabemos:
– Deslocamento volumétrico (swept volume)
– Rotação (ciclos por minuto
)
– Rendimento
– Condições na entrada da compressão: ,
– Temperatura após combustão (ponto 3):
O que se pede: máximos e
no ciclo, calor específico de entrada
, pressão média efetiva (PME) e potência desenvolvida. Vamos usar a teoria do ciclo Otto ideal, com
,
e
.
– Deslocamento volumétrico (swept volume)
– Rotação
– Rendimento
– Condições na entrada da compressão:
– Temperatura após combustão (ponto 3):
O que se pede: máximos
Passo 2
Relacionando rendimento e taxa de compressão
no ciclo Otto:
Substituindo
e
:
Passo 3
No processo de compressão isentrópico:
Passo 4
No aquecimento a volume constante,
é dado e obtém-se
por
Logo, a pressão máxima no ciclo é
e a temperatura máxima é
.
Passo 5
O calor específico de entrada por quilograma de ar é
Passo 6
A energia líquida por quilograma é
O volume específico antes da compressão é
O volume específico antes da compressão é
e o volume específico de deslocamento é
A pressão média efetiva (PME) é
Passo 7
Para a potência, determinamos a massa de ar admitida por ciclo:
Ciclos por segundo:
por minuto dá
.
Trabalho líquido por ciclo .
Potência total:
Trabalho líquido por ciclo
Potência total:
Resposta
Temperatura máxima:
Pressão máxima:
Calor específico de entrada:
Pressão média efetiva:
Potência total:
Pressão máxima:
Calor específico de entrada:
Pressão média efetiva:
Potência total: