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Exercícios - Aula 4 - Ciclos Termodinâmicos - Máquinas Térmicas - 28/08/2015
4.1 O ciclo real de um motor Diesel a 4T, de cilindrada 7000 cm3, a 2400 rpm é aproximado ao ciclo teórico representado na figura abaixo, na qual o retângulo desenhado tem a mesma área do ciclo. A taxa de compressão é 17 e a eficiência térmica é 0,597 quando 26,3% do calor é fornecido isocoricamente. Adota-se que o fluido ativo tenha k = 1,35 e R = 240 J/kg K. Determinar:
a) Os valores de p, T e v nos principais pontos do ciclo;
b) A potência do ciclo;
c) O trabalho de expansão
d) O engenheiro achou a temperatura de escape muito elevada e quer reduzi-la para 720 o C, mantido o mesmo consumo de combustível. Como fazer isto?

e) No caso, do item (d), qual a nova eficiência térmica?

Respostas:
(a)Estado termodinâmico no ponto (1): T1=303 K; P1=0,096 MPa; v1=0,757 m3/kg; ponto (2): T2=816 K; P2=4,4 MPa; v2=0,0445 m3/kg; ponto (3): T3=1297 K; P3=7 MPa; v3=0,0445 m3/kg; ponto (4): T4=2294 K; P4=7 MPa; v4=0,0786 m3/kg; ponto (5):
T5=1038 K; P5=0,329 MPa; v5=0,757 m3/kg

(b) Nc = 147 kW ou 200 CV
(c) Wexp = 10,8 kJ
(d) Considerar que todo o calor seja fornecido a volume constante.
(e) ηt = 62,22%
4.2 - Um caminhão pequeno tem um motor de 4 cilindros, cilindrada de 4 litros e opera a ciclo padrão ar misto usando combustível diesel numa relação ar-combustível de 18. A taxa de compressão do motor é 16:1 e o diâmetro do cilindro é 10,0 cm. No início da compressão, as condições no cilindro são 60 oC e 100 kPa com 2% em massa de gás residual. É considerado que a metade do calor que entra da combustão é adicionada a volume constante e a outra metade a pressão constante. O poder calorífico inferior do combustível (PCI) é 42500 kJ/kg. Determinar:
(a) A temperatura e pressão em cada estado do ciclo
(b) A eficiência térmica do ciclo
(c) Massa de ar que entra no cilindro na admissão

TDC: ponto morto superior (PMS)
BDC: ponto morto inferior (PMI)
(a) Estado termodinâmico no ponto (1): T1=333 K; P1=100 kPa;