Um motor quatro tempos, quatro cilindros, tem relação diâmetro x cursos de 81,0 x 97,0 mm. Consome 40,5 litros por hora de gasolina. O rendimento é
. Calcular a potência específica. Obs: Não faça essa questão direto. Explique cada passagem dos cálculos
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que a gente tem um motor quatro tempos, com quatro cilindros, diâmetro (bore) de 81,0 mm e curso (stroke) de 97,0 mm. Ele consome 40,5 L/h de gasolina e tem rendimento (eficiência) de 32,8 %. A tarefa é achar a potência específica (ou seja, quanta potência ele entrega por unidade de deslocamento do motor).
Conteúdo: termodinâmica de motores (massa de combustível, poder calorífico, eficiência) e geometria do pistão (cálculo de volume).
O que precisamos:
Conteúdo: termodinâmica de motores (massa de combustível, poder calorífico, eficiência) e geometria do pistão (cálculo de volume).
O que precisamos:
- Calcular o volume deslocado total do motor;
- Converter consumo volumétrico para massa de combustível por segundo;
- Usar o poder calorífico da gasolina e a eficiência para achar a potência de saída;
- Dividir pela cilindrada para ter potência específica.
Passo 2
Calcular a cilindrada por cilindro e total do motor.
A cilindrada de um cilindro é
A cilindrada de um cilindro é
onde
é o diâmetro (bore) e
o curso (stroke). Em metros:
Então
Como são 4 cilindros, a cilindrada total é
Passo 3
Converter o consumo de 40,5 L/h para massa de combustível por segundo.
1 L de gasolina tem densidade típica de .
Primeiro em m³/s:
1 L de gasolina tem densidade típica de
Primeiro em m³/s:
Logo a vazão de massa é
Passo 4
Calcular a potência química do combustível e depois a potência de saída.
O poder calorífico inferior (PCI) da gasolina é cerca de .
A potência térmica fornecida pelo combustível é
O poder calorífico inferior (PCI) da gasolina é cerca de
A potência térmica fornecida pelo combustível é
Como o rendimento é
, a potência de saída é
Passo 5
Agora a potência específica, que geralmente se dá em kW por litro de cilindrada:
Resposta
A potência específica do motor é aproximadamente 60,2 kW por litro de cilindrada.