Universidade Federal de Sergipe
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Departamento de Engenharia Mecânica
Um ciclo Diesel padrão ar tem uma taxa de compressão de 16 e uma razão de corte de 2 . No início do processo de compressão, o ar está a 95 kPa e
.
Considerando a variação do calor específico com a temperatura, determine (a) a temperatura no final do processo de adição de calor, (b) o eficiência térmica, e © a pressão média efetiva. Repita o problema considerando calores específicos constantes à temperatura ambiente.
Resp.: Calores específicos variáveis: a) 1724.8 K , (b) 56.3 %, © 675.9 kPa . Calores específicos constantes: a) 1818,8 K, (b) 61,4 %, © 660,4 kPa
Um ciclo Diesel padrão ar tem uma taxa de compressão de 16 e uma razão de corte de 2 . No início do processo de compressão, o ar está a 95 kPa e
Considerando a variação do calor específico com a temperatura, determine (a) a temperatura no final do processo de adição de calor, (b) o eficiência térmica, e © a pressão média efetiva. Repita o problema considerando calores específicos constantes à temperatura ambiente.
Resp.: Calores específicos variáveis: a) 1724.8 K , (b) 56.3 %, © 675.9 kPa . Calores específicos constantes: a) 1818,8 K, (b) 61,4 %, © 660,4 kPa
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um ciclo Diesel de ar com taxa de compressão
e razão de corte
No ponto 1 (início da compressão) o ar está em
O objetivo é, primeiro, tratar o ciclo usando calores específicos que variam com a temperatura (integrais de
a)
Depois repetir tudo assumindo
Para resolver vamos precisar de:
- Processos isentrópicos (compressão 1–2 e expansão 3–4): usar
(no caso variável) ou a relação(constante).
- Processo de adição de calor a pressão constante (2–3):.
- Processo de rejeição de calor a volume constante (4–1):.
- Fórmula da eficiência:
onde . - Para PME:
com.
Passo 2
Cálculo de
(compressão isentrópica com
variável)
Queremos achar tal que
Queremos achar
$$\int_{T_1}^{T_2}\frac{c_p(T)}{T},dT ;=;R\ln\frac{V_1}{V_2}
=R\ln r,. T_2\approx 862{,}4;K,. $$
Passo 3
Encontrar
e
(com calores variáveis)
- No processo 2–3 (adição de calor a
), vale - No processo 3–4 (expansão isentrópica), impõe-se
e, após iteração, acha-se
Passo 4
Eficiência e PME (calores variáveis)
-
-
- Eficiência
- Cálculo de PME:
-
Passo 5
Repetindo com
e
constantes
Dados: ,
,
.
Dados:
-
-
-
- Eficiência (fórmula do ciclo Diesel):
- PME
-
Resposta
Variáveis com
:
a) ,
b) ,
c) PME .
a)
b)
c) PME
Constantes (
fixos):
a) ,
b) ,
c) PME .
a)
b)
c) PME