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Exercícios Resolvidos de Ciclo Diesel

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Exercício 31245678

Enunciado

Um motor ciclo Diesel ideal opera com uma razão de compressão de 20 usa ar como fluido de trabalho. O estado do ar no começo da compressão é de 95kPa e 20°C. Se a máxima temperatura do ciclo não deve exceder 2200K, determine a eficiência térmica

Considere que as propriedades são constantes à temperatura ambiente.

Dados: c v = 0,718 k J k g   K ; γ = 1,4 ; R a r = 287 J k g   K ; c p = 1,0035 k J k g   K

Passo 1

Se a temperatura não deve exceder 2200K isso significa que T 3 = 2200 K então projetaremos o motor para tal. Se conseguirmos achar a razão de corte então nossa vida irá simplificar muito.

Primeiro vamos achar T 2

T 2 T 1 = V 1 V 2 γ - 1

T 2 20 + 273 = 20 1,4 - 1

T 2 = 293 ⋅ 20 0,4 = 971 K

Para achar T 4 temos de saber primeiro o volume V 3 que é dado pela relação dos gases perfeitos a pressão constante

V 3 T 3 = V 2 T 2

V 3 V 2 = T 3 T 2 = 2200 971 = 2,265

Passo 2

Observe que essa relação é exatamente a razão de corte r c do motor. Então podemos substituir direto na equação da eficiência

η = 1 - 1 γ ⋅ ( r c γ - 1 ) r γ - 1 ( r c - 1 )

η = 1 - 1 1,4 ⋅ ( 2,265 1,4 - 1 ) 20 0 , 4 ( 2,265 - 1 )

η = 1 - 0,714 ⋅ 2,14 3,314 ⋅ 1,265 = 1 - 0,364 = 63,5 %

Resposta

η = 63,5 %

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