Um motor Otto ideal com espaço morto de
opera
de ar, inicialmente a 1,5 ata e
. A relação
combustível é de 18 kg de ar/ kg de combustível e o poder calorífico inferior do combustível é de
.
Pede-se:
a) A cilindrada do motor.
b) As temperaturas e as pressões nos vértices do ciclo sendo
.
c) O calor rejeitado, a potência em CV (
) e o rendimento térmico.
d) Supondo
cilindros e
, determinar o curso do pistão (e) e o diâmetro do cilindro (D).
OBS.:
- Suporte k = 1,39
-
-
-
b) As temperaturas e as pressões nos vértices do ciclo sendo
c) O calor rejeitado, a potência em CV (
d) Supondo
Passo 1
O enunciado descreve um motor Otto ideal com razão de espaço morto de
(ou seja,
, logo
). O motor consome
,kg/min de ar nas condições iniciais
,ata e
C e tem relação ar/combustível de
kg/kg. O poder calorífico inferior do combustível é
,kcal/kg, o que em kJ/kg vale
,kJ/kg. A eficiência de combustão interna é
. O número de cilindros é
e a rotação é
,rpm. Vamos precisar das equações do ciclo Otto ideal (processos isotérmicos e isentrópicos) e da equação dos gases ideais para achar o volume de deslocamento, os estados termodinâmicos, o calor rejeitado, a potência e a geometria dos cilindros.
Passo 2
Cálculo da cilindrada total.
Massa de ar por cilindro e por ciclo:
Massa de ar por cilindro e por ciclo:
Densidade na admissão:
Volume de deslocamento por cilindro:
Cilindrada total (
cilindros):
Passo 3
Estados
(fim da compressão). Processo isentrópico:
Passo 4
Estado
(adição de calor a volume constante). Massa de combustível por cilindro por ciclo:
Energia efetiva liberada por ciclo (com
):
Aumento de temperatura a volume constante:
Pressão em
:
Estado
(expansão isentrópica até o volume inicial):
Passo 5
Calor rejeitado por ciclo e potência indicada.
Calor rejeitado por ciclo (volume constante de para
):
Calor rejeitado por ciclo (volume constante de
Ciclos por minuto (
cilindros,
tempos):
Calor rejeitado por minuto:
Calor disponível por minuto:
Potência indicada:
em cavalos-vapor:
Rendimento térmico:
Passo 6
Geometria dos cilindros com
.
Para cada cilindro:
Para cada cilindro:
Resposta
a) Cilindrada total
c) Calor rejeitado ,kW, potência indicada
,CV, rendimento térmico
.
d) Diâmetro ,mm, curso
,mm.)
c) Calor rejeitado
d) Diâmetro