Máquinas Térmicas Ciclo Otto-8problemas

7/25/2019 Mquinas Trmicas Ciclo Otto-8problemas

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MQUINAS TRMICAS

DIAGRAMAS (P-V) Y (T-S)

MOTOR CICLO OTTO 4T Pgina 1


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MQUINAS TRMICAS

4.1un motor ciclo otto 4T, de 4 cilindros con una relacin de compresin rc =9,consume 0.025g de gasolina por ciclo, con un poder calorfico inferior de 10,400kcal/kg tra!a"a a una #elocidad de $000 rpm. %alcular&

a' la eficiencia termodin(mica del ciclo t )*'

!' la potencia terica total del motor +t )% - '

T3 incgnitas

=4 t=

rc =9 +t=

6%=10,400

n=$000 rpm

%c=0.025 g

nali7ando los 4 cilindros

QS=4 CcxPCI

QS=2.5X105

kg10400kcalkg

QS=1.04 kcal

t=1 1

r ck1

t=1 1

91.41

t=0.5847 58.57



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MQUINAS TRMICAS

t=1+QP

Q S

QP=(t1)QS

QP=(0.58471)(1.04 kcal)

Qp=0.4318 kcal

Qu=Q S+QP

Qu=1.04Kcal+(0.4318 kcal)

Qu= 0.802kcal

Wu=Q Ux J

Qu=0.6082 kcal(427kg m

kcal)

Qu=259.7014kg m

Qu=Wux n

9000

Nt=Wux n

9000

Nt=259.7014kg m(3000rpm)

9000



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MQUINAS TRMICAS

Nt=86.5671CV

Nt=86.5671 CV

1.36

Nt=63.65 kw

4.2un motor ciclo otto 4T, monocilindrico, tra!a"a en condiciones atmosf:ricas Ta=20 ;% - 6a=0. kg/cm2. 6roduce $8 000 kg


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MQUINAS TRMICAS

Qu=360 kg m

427kgm

kcal

Qu=0.8431kcal

Nt=Wux n

9000

Nt=360 kgm(3600RPM)

9000

Nt=144 CV

T5=5.2T

2

T5=5.2(293K)

T5=1523.6K

QP=m5x CV(T2T5)

QP=4.5X103

kg(0.17 kcalkg K) (2931523.6 )K

QP=94.14 kcal

Qu=Q S+QP

QS=QUQP



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QS=0.8431(0.9414)

QS=1.7845 kcal

4.3.3e tiene un motor ciclo tto 4T, monocilndrico de ca!e7a cuadrada )>=' ?uetra!a"a al ni#el del mar. 3a!iendo ?ue ?uema 0.$g de com!usti!le en cada ciclo en

una proporcin de aire


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Ta=30 C=303.15K

Cc=0.3g=0.3103 kg

At=15.2

!="

%alculamos la ma con la frmula& Cc=ma

At

ma=CcAt=(0.3 103

kg )(15.2 )=4.56 103 kg

%on la frmula& ma=PaVa

RTa A conociendo ?ue&R=2927

kg cm

kg K

espe"amos Va&

Va=maRTa

Pa =

( 4.56 103 kg )(2927kgcmkg K) ( 303.15K)1.0

kg

cm2

Va=4046.18 cm3

- con la frmula del #olumen despe"amos D:

Va=# "

2 !

4=

# "3

4

"=3

Va 4

# =

2

( 4046.18 cm3 )( 4)

#

"=17.27cm

4.4.%alcular la presin m(Bima ?ue tiene ?ue soportar el cilindro de un motor ciclo

tto terico de 4 tiempos, con relacin de compresin rc=7 , si :ste tra!a"a al



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ni#el del mar el proceso de com!ustin produce suficiente calor para ele#ar 8

#eces la temperatura del gas. (k=1.4)

@ atos&

rc=V

2

V3=7

T4

T3=6

Pa=P1=P

2=1.0

kg

cm2

%on la frmula de relacin de compresin despe"amos P3 &

V 2

V3

=(P3P2)

1

k

P3=(V2V

3)

k

P2=(7)1.41.0

kg

cm2

P3=15.24

kg

cm2

Cora, en la fase $


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4.53e tiene un motor ciclo tto 4T, monocilndrico, ?ue tra!a"a al ni#el del mar entrega una potencia terica de 120 % a $000 rpm. 3i del motor escapan 4 g degases en cada ciclo la presin se disminue 4.9 en el momento de a!rirse la#(l#ula de escape, calcular&

a' Dl calor til Qu)kcal'

!' Dl calor perdido Qp)kcal E'

c' >a eficiencia termodin(mica t)*'

SOLUCI

atos&

+t= 120 % 6a= 1kg/cm2

n= $00 rpm Ta= $0;%P

5

P2=4. 9 m5= 4g

!) sea +t =Wuxn

9000 F Wu=9000Nt

n =9000(120)

3000=360Kgm

si u = EGHu F Qu=Wu

J =

360

427=0.8430Kcal

") seaT

5

T2=

P5

P2 si T2=T1=Ta # T5=T2)4.9' sustituendo&

T5=)$0$')4.9' = 144.I

por lo tanto si Hp=m5%#)T2< T5' F Hp=)0.004')0.1I')$0$


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) sea $t=Q u

Q% Hu= Hp J Hs F Hs= Hu , Va=# "

3

4=

#(16)2

4=3216.99 cm3

ma=PaVa

R Ta=(0.8)(3216.99)(2927)(293)

=0.003Kg

Cc=ma

At=

0.003

15.1=1.98x104Kg &' c(m) *

F Hs= CcxP *C * I=(1.98x104 )(10400 )=2.059Kcal

Hu= Hp J Hs A Hu= 2.0559J)


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si u = EGHu F a' +u $ (42)(1.115&)$ 4*.44 '-/

") $t=Q u

Q%x 100=

1 *1158

2* 059x 100=54 * 18

) t $Wuxn

9000=

476 * 44x 1800

9000=95 * 2CV=70Kw

0) rc=( 1

1$t)2 *5

=( 1

10 *5418)2 *5

=7 *03

4.3e tiene un motor ciclo tto 4 T, mono cilndrico con un #olumen acti#o de

1800 cm$?ue tra!a"a al ni#el del mar, con una relacin de comprensin de rc=una #elocidad de rotacin de n=$000 rpm& durante el proceso de com!ustin ele#asu temperatura en 5 #eces, calcular&

a' >as masas ma, m1, m2 )g'

!' Dl calor til Hu )cal'

c' >a potencia terica +t )% '

d' >a eficiencia termodin(mica

=1


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m2=P 2 V2

RT2 =(1kg

cm3)(1828.5714 cm3)

(300 k)(2927Kgm/KgK)= 2.%32 1%-3'.

m1= m2

rc =2.032

X10

3

Kg *8 = 2.* 1%-4'.

Mm$=m2=2.0$2 L 10a potencia Terica )en %'

Q%= Qp

1=

0.83Kcal

10.58=1.9761Kcal



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Hu= )Hs' ) '= )0.$ cal' )1.9I81 cal'= 1. 148 g


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C6077689 t8,/076:/7!9;

Va=

# "2!

4=

#(12) (20 )4

=7602.654 c m3

ma=

PaVa

R Ta=

1 (7602.654 )

2927 ( 303)=8.5723x 103 kg=8.5723 g

Cc=

ma

At=

8.5723x 103

kg

15.2=0.000563 kg

Q%=Cc x PCI=(0.000563 ) (10200 )=5.7426 kcal

nt=

Q%+QpQ%

=5.742+(2.5 )

5.742=0.5646=56.46

Rc=[ 110.5646 ]

1

1.41=7.99 + 8

VC=

Va

Rc1=

7602.654

81=1086.093 c m3


OTP - Q3D3 PD %ORS3TR>D

"=12cm Pa=1.0 kg

c m2

T6= Qasolina!=20cm Ta=30

n=1600rpm Cp=0.24 kcal

k g * K PCI=10200kcal

kg

i= 1)monocilndrico' C,=0.17 kcal

kg*K

Qp=2.5 kcal R=29.27 kg*mt=15.2

Pc= =1.4


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V2=Va+Vc=7602.654+1086.093=8688.747 c m

3

m

2=

P2V

2

R T2=

1(8688.747)2927 (303)

=9.796x 103 kg

6S+T 1.

V1=1086.093 c m

3

P

1=Pa=1.0

kg

c m2

T

1=Ta=303K

m

1=

m2

Rc=

9.796x 103

8=1.2245x 103 kg

6S+T 2.

V2=8688.747 c m

3

P

2=P

1=1.0

kg

c m2

T

2=T

1=303K

m2=9.796x 10

3kg

6S+T $.

V3=V1=1086.093 c m

3

P

3=P

2R c

K=1 (8 )1.4=18.379 kg

c m2

T3=T2(R c

k1 )=303 (81.41 )=696.111K

m3=m2=9.796x 10

3kg

6S+T 4.



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V4=1086.093 cm

3

T

4=( Q%m

3CV)+T3=( 5.7426(9.796x103 ) (0.17 ))+696.111=4144.457K

P

4=P

3(T4

T3 )=18.37(

4144.457

696.111)=109.37 kgc m2

m4=m3=9.796x 10

3kg

6S+T 5.

V5=V2=8688.747 c m

3

P5=P4 (V 4

V5)

K

=18.37 (1086.093

8688.747 )1.4

=5.950 kg

c m2

T

5=T

4(V4V5)

k1

=4144.457( 1086.0938688.747 )1.41

=1803.979K

m5=m4=9.796x 10

3kg

TPRE3.

W

12=1 (8688.7471086.093 )=7602.654 kg*cm=76.026 kg*m

W

23=(9.796x 103 ) (29.27 ) (696.111 )

11.4=281.790 kg*m

W

34=0

W

45=( 9.796x 103 )(29.27 ) ( 1086.0934144.457 )

11.4=1677.84 kg*m

W

52=0

W

12=1 (1086.0938688.747 )=7602.654 kg*cm=76.026 kg*m



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Wu=76.026+ (281.790 )+1677.84+(76.026 )=1396.05 kg*m

%>PD3.

Q%=5.7426 kcal

QP=2.5 kcal

Qu=5.74262.5=3.256 kcal

Qu=(3.256 ) (427 )=1390.312 kg*m

6TD+% TDP%.

nt=(1396.05 ) (1600 )

9000=248.181CV=182.490 kw

DU%D+% TDPO+O%.

6P TDO6DPTSP&

nt=1(T2T3)=1( 303696.111 )=0.5647=56.47

6P %>P&

nt=1+(QPQS )=1+(2.55.7426 )=0.5647=56.47

6P PD>%+ D %O6PD3V+&

nt=1

(

1

81.41

)=0.5647=56.47

TALAS D RSULTADOS



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TALA 1;%+%+D3 TDPO+O%3 6P % 6S+T

PUTO VLOLUM

( c m

3

)

PRSIO

(

kg

c m2 )

TMPRATURA

( K )

MASA

( kg )

1 1086.093 1.0 303 1.2245x 103

2 8688.747 1.0 $0$ 9.796x103

$ 1086.093 18.379 696.111 9.796x103

4 1086.093 109.37 4144.457 9.796x103

5 8688.747 5.950 1803.979 9.796x103

2I 8688.747 1.0 $0$ 9.796x103

1I 1086.093 1.0 $0$ 1.2245x 103

TALA 2; TPRE3 PD>W3 D+ % U3D - TPRE ST>.


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Q%=5.7426 56.47

QP=2.5 248.181 182.490 56.47

Qu=3.256 56.47


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