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• Brayan iscala

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Un ciclo ideal Otto tiene una relación de compresión de 12, admite aire a 100 kPa y 20°C y se repite 1.000 veces por minuto. Usando calores específicos constantes a temperatura ambiente, determine la eficiencia térmica de este ciclo y la tasa de suministro de calor si el ciclo ha de producir 200kW de potencia. R/ A) Eficiencia térmica ηt =1−

1 γ−1 (r)

ηt =1−

1 =0.629=62.9 % ( 12 )1.4−1

B) Tasa de suministro de calor veces ∗1 min min rev=1000 =16.66 veces /seg 60 seg 200 Kw=200 KJ / seg w=

200 KJ /seg =12 KJ 16.66 veces/seg

qH=

w ηt

qH=

12 KJ =19.07 KJ 0.629

Un ciclo ideal Diesel tiene una relación de compresión de 18 y una relación de cierre de admisión de 1.5. Determine la temperatura máxima del aire y la tasa de adición de calor a este ciclo cuando produce 200 hp de potencia; el ciclo se repite 1.200 veces por minuto; y el estado del aire al inicio de la compresión es 95 kPa y 17°C. Use calores específicos constantes a temperatura ambiente. R/ A) Temperatura máxima ESTADO 2 La temperatura la deducimos de la ley de Poisson: T 2=T 1 . r γ −1 T 2=290 ( 18 )1.4−1=921.52 K

ESTADO 3 La temperatura la podemos obtener mediante la ley de los gases ideales o la ley de charles V3 V2 = → T 3 =T 2 . r c =( 921.52 K )( 1.5 ) =1382.28 K T3 T2 Como temperatura máxima tenemos 1382.28 K B) Tasa de adición de calor veces ∗1 min min rev=1200 =20 veces/seg 60 seg 200

Hp∗745.7 W =149140 W =149.140 Kw 1 Hp

w=

149.140 KJ /seg =7.45 KJ 20 veces/ seg

ηt =1−

1 (r) γ−1

ηt =1−

1 =0.685=68.5 % ( 18 )1.4 −1

qH=

w ηt

qH=

7.45 KJ =10.87 KJ 0.685

Un motor ideal Diesel tiene una relación de compresión de 20 y usa aire como fluido de trabajo. El estado del aire al principio del proceso de compresión es 95 kPa y 20°C.Si la temperatura máxima en el ciclo no ha de exceder 2.200K, determine: a) la eficiencia térmica y b) la presión efectiva media. Suponga calores específicos constantes para el aire a temperatura ambiente. R/ a) Eficiencia térmica. ηt =1−

1 γ−1 (r)

ηt =1−

1 =0.698=69.8 % ( 20 )1.4 −1

b) Presión media efectiva. V 1=

R T 1 0.287 KJ / Kg. K∗293 K 3 = →V 1=0.885 m /kg P1 95 Kpa

V 2=

V 1 0.885m 3 /kg 3 = =0.0442 m /kg r 20

La temperatura 2 la deducimos de la ley de Poisson: T 2=T 1 . r γ −1 T 2=293 ( 20 )1.4−1 →T 2=971.13 K q H =C p (T 3−T 2) q H =1.005 KJ / Kg . K (2200 K −971.13 K )→ q H =1235.01 KJ / Kg w=q H . ηt w=(1235.01 KJ / Kg)(0.698) w=862.04 KJ /Kg p . m. e=

w V 1 −V 2

p . m. e=

862.04 KJ / Kg 0.885m 3 /kg−0.0442 m3 /kg

p . m. e=1025.01 KPa