Enunciado

Um ciclo padrão a ar com calores específicos constantes, executado em um sistema pistão-cilindro fechado, e composto dos três seguintes processos:

1-2 Compressão isentrópica com uma razão de compressão r = 6,

T 1 = 27 °C e P 1 = 100 kPa

2-3 Fornecimento de calor a uma pressão constante

3-1 Rejeição de calor a um volume constante

Considere que o ar tem propriedades constantes com c v = 0,718 kJ/ kg.K, c p = 1,005 kJ/kg.K, R = 0,287 kJ/kg.K e k = 1,4.

(a) Represente graficamente os diagramas P-v e T-s para esse ciclo.

(b) Determine a razão de consumo de trabalho para esse ciclo.

Passo 1

Vamos lá! A questão nos afirma que um ciclo padrão de ar executado em um sistema de pistão-cilindro é composto de três processos especificados. O ciclo deve ser esboçado nos diagramas P-v e T-s e a relação de trabalho posterior deve ser determinada.

Assumindo que:

  1. As suposições das normas aéreas são aplicáveis.
  2. As alterações cinéticas e potenciais alterações energéticas são insignificantes.
  3. O ar é um gás ideal com aquecimento específico constante.

As propriedades do ar são dadas como R = 0,287 kPa. m 3 /kg.K, c p = 1,005 kJ/kg.K, c v = 0,718 kJ/kg.K, e k = 1,4.

Passo 2

Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. Desse modo temos que no item (a) Os diagramas P-v e T-s do ciclo são mostrados nas figuras.

Passo 3

Já no item b) Processo 1-2: Compressão isentrópica

Processo 2-3: Adição de calor por pressão constante

A relação da proporção do trabalho é

Observando que

A partir da relação ideal de gás,

Substituindo-as por uma relação de trabalho posterior,

Resposta

b )   r b w = 0.256

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