Enunciado

Um motor de quatro tempos e que consome gasolina apresenta relação de compressão igual a 10 para 1 . O motor opera com quatro cilindros e apresenta deslocamento total igual a 2,3   l i t r o s . A temperatura e a pressão do ar antes da compressão são iguais a 280   K e 70   k P a e o processo de combustão pode ser modelado como uma transferência específica de calor igual a 1800   k J / k g . Sabendo que o motor trabalha a 2800   R P M , determine o trabalho líquido no ciclo e a potência produzida nesse motor.

Passo 1

Opa, tubo bem?

Pronto para resolver essa questão comigo?

Vamos lá então!

Começamos o problema indo até a Tabela A.5 obter algumas propriedades do ar:

R = 0,287   k J / k g ⋅ K

k = 1,4

A primeira parte do problema nos pede para determinar o trabalho líquido no ciclo, mas antes disso temos que calcular a eficiência térmica deste ciclo pela Eq. 11.18:

n t é r m i c o = 1 - r v 1 - k

Sendo:

r v = 10

Temos:

n t é r m i c o = 1 - 10 1 - 1,4

n t é r m i c o = 0,602

Agora, podemos facilmente calcular o trabalho líquido:

w l í q = n t é r m i c o q H

Como o enunciado nos dá:

q H = 1800   k J / k g

Então:

w l í q = 0,602 ⋅ 1800

w l í q = 1083,6   k J / k g

Com isso já concluímos metade da nossa questão, vamos seguindo!

Passo 2

A segunda parte da questão nos pede a potência produzida nesse motor.

Temos um gás ideal, assim, com os dados conhecidos, conseguimos calcular o volume específico do nosso gás:

p 1 v 1 = R T 1

70 ⋅ v 1 = 0,287 ⋅ 280

v 1 = 1,148   m 3 / k g

Pela Eq. 11.15 conseguimos calcular a pressão média efetiva do nosso ciclo:

p m e f = w l í q v 1 - v 2

Rearranjando a equação:

p m e f = w l í q v 1 1 - 1 r v

Substituindo os dados:

p m e f = 1083,6 1,148 1 - 1 10

p m e f = 1048,8   k P a

Passo 3

Agora temos todos os dados necessários para calcularmos a potência produzida nesse motor:

P = p m e f V d e s l ⋅ R P M 60 ⋅ 1 2

Sendo:

V d e s l = 2,3   L = 0,0023   m 3

R P M = 2100

Então:

P = 1048,8 ⋅ 0,0023 ⋅ 2100 60 ⋅ 1 2

P = 42,2   k W

E aí, foi de boa né?

Te espero na próxima questão!

Resposta

w l í q = 1083,6   k J / k g

P = 42,2   k W

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