Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 55
Um ciclo Diesel padrão a ar tem uma razão de compressão igual a . O ar está a e no início do processo de compressão, e a no final do processo de adição de calor.
Considerando a variação dos calores específicos com a temperatura, determine (a) a razão de corte, (b) a rejeição de calor por unidade de massa e (c) a eficiência térmica.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.
Primeiro vamos converter as temperaturas de graus Fahrenheit para graus Rankine:
O final do processo de adição de calor em um ciclo Diesel ocorre no estado , logo:
A pressão inicial também foi dada:
Bem como a razão de compressão:
Assumindo variação de calores específicos com a temperatura, temos que para , a partir das propriedades ideais do gás do ar:
Passo 2
Sabendo disso, podemos encontrar:
Logo:
Substituindo os valores, temos que:
Para este valor, podemos interpolar para saber que:
E:
Passo 3
A partir da temperatura do estado , podemos obter da tabela que:
E:
A razão de corte é dada por:
Como o processo é um processo de adição de calor a pressão constante, podemos dizer que:
Rearranjando temos que:
Logo:
Passo 4
Observe agora a seguinte relação:
Sabemos que , portanto podemos fazer algumas manipulações para encontrar de fato.
Concorda comigo que:
Então é só aplicar nossas relações de razão de compressão e razão de corte:
Logo:
Passo 5
A partir deste valor, assim como nos passos anteriores, podemos interpolar para encontrar a energia interna correspondente:
De posse dos valores de energia interna em todos os estados podemos resolver os outros itens do nosso problema.
A quantidade de calor rejeitado será:
A quantidade de calor fornecida será:
Passo 6
A eficiência do ciclo será:
Ou: