Enunciado

Um ciclo de ar padrão otto tem uma taxa de compressão igual a 8, enquanto a temperatura e pressão no inicio do processo valem 520 R e 14,2 lb/in2.

a)A temperatura máxima em R

b)A pressão máxima em lb/in

c)A eficiência térmica.

Passo 1

Falaaa galerinha, beleza? Show, dentro do ciclo:

Começando pelo item a), podemos calcular a temperatura máxima T 3 , primeiro achando o estado 2.

No estado 2, para uma compressão isentrópica:

v r 2 = v r 1 V 2 V 1 = 158.58 6 = 26.42

Onde os dados para o ar são obtidos da tabela A-22E. Logo, para um v r 2 = 26.43 , temos:

T 2 = 1051.4   R

u 2 = 181.74   B t u / l b

Agora fazendo o processo de equilíbrio de energia dentro de Q_23:

m u 3 - u 2 = Q 23 - W 23

u 3 = Q 23 m + u 2 = 600 + 181.74 = 781.74   B t u / l b

Logo, da tabela A-22E

T 3 = 3861   R

Passo 2

Belezura, Aqui no item b), para acharmos P3, primeiros vamos achar P2. Para uma compressão isentrópica:

P 2 = P 1 P r 2 P r 1 = 14.2 14.78 1.2147 = 172.78   l b f / i n 2

Mas, como V 3 = V 2 ,

P 3 = T 3 T 2 P 2 = 634.5     l b f / i n 2  

Q 23 = m u 3 - u 2 = 0.6714   k J

No item c) Para calcularmos a eficiência térmica, primeiro vamos achar o trabalho do ciclo:

W c i c l o m = Q 23 M - Q 41 M = Q 23 M - ( u 4 - u 1 )

No estado 4, considerando o processo de expansão:

V r 4 = V r 3 V 4 V 3 = v r 3 V 1 V 2 = 0.5095 6 = 3.057

Logo, pela tabela, T 4 = 2228   R e u 4 = 414.35 . Portanto:

W c i c l o m = Q 23 M - Q 41 M = Q 23 M - ( u 4 - u 1 )

W c i c l o = 600 - 414.45 - 88.62 = 274.25   B t u / l b

Dividimos o trabalho do ciclo pera quantidade de calor na transformação do estado 2 para o 3, logo:

n = W c i c l o Q 23 = 274.25     600 = 0 . 457   ( 45 . 7 % )

Passo 3

No item d), temos os seguintes gráficos:

Observem como a taxa de compressão influencia a temperatura máxima e a eficiência do ciclo (e a pressão no estado 3).

Resposta

Resposta nos passos

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