Descripción: una breve introduccion sobre el ciclo diesel en el curso de termodinamica
Descripción completa
Descripción: Explicacion ciclo de Diesel
Descripción: breve y concisa descripción de el ciclo en un motor diésel
Descripción: ciclo diesel
problema resuelto ciclo combinadoDescripción completa
maquina y equipos termicosFull description
Descripción: maquina y equipos termicos
Ensayo Ciclo de Otto
FISICO QUÍMICA CICLO DE OTTO, Diesel, RANKINEDescripción completa
Descripción: estadistica unidad 2
probabilidad y estadisitcaDescripción completa
Señales y Sistemas
Descripción: Problema 3
Ciclo Diesel - Problema 3 Un motor trabaja en base al ciclo Diesel y presenta las siguientes características de diseño:
Magnitud Relación volumétrica de compresión ( r k )
Valor y/o unidad 16
Diámetro interno del cilindro ( D )
200 mm
Carrera ( C )
300 mm
Presión al inicio de la carrera de compresión ( p1 )
1 bar
Temperatura al inicio de la carrera de compresión (T 1 )
27 °C
Diferencia de volúmenes durante el proceso de adición de calor (V3 − V 2 )
0.08 V D
0.287 kJ / kg aire ⋅ K
Constante del gas del aire ( Raire ) Determinar: a) La presión
( bar ) ,
la temperatura
( K ) ,
el volumen específico
(m
3
)
/ kg , la energía
interna o entalpía por unidad de masa ( kJ / kg ) y el volumen específico relativo en cada punto característico del ciclo. b) La relación de volumen muerto ( c ) , la relación de corte o cierre ( r c ) y la relación volumétrica de expansión ( r e ) . kJ . cilindro ⋅ ciclo ciclo cilindro kJ d) El calor rechazado del ciclo por cilindro. . cilindro cili ndro ciclo cic lo ⋅ kJ e) Trabajo neto del ciclo por cilindro . cilindro ⋅ ciclo ciclo cilindro
c) El calor añadido al ciclo por cilindro
f) La eficiencia térmica del ciclo. g) La presión media del ciclo ( kPa ) . Hipótesis •
Suponer condiciones aire estándar (Calores específicos variables con la temperatura).
Ciclo Diesel – Problema 3 ______________________________________________________ ___________________________ ______________________________________________ ___________________
Solución Apartado a) El volumen específico en el estado termodinámico 1 se determina como: R T v1 = aire 1 p1 0 .2 8 7
v1 =
kPa kPa ⋅ m3 kg ⋅ K
1 bar 100
( 300 K ) kPa
= 0.861 m3 / kg
bar
De la tabla A-2, del libro Ingeniería Termodinámica M. David Burghardt, se lee la energía interna por unidad de masa y el volumen específico relativo en el estado termodinámico 1: u1 = u1 ( 300 K ) = 214.09 kJ / kg vr1 = vr 1 ( 300 K ) = 144.32
El volumen específico en el estado termodinámico 2 valdrá: v v2 = 1 r k 3
v2 =
0.861 m / kg 16
= 5.381×10 −2 m3 / kg
El volumen específico relativo en el e l estado termodinámico 2 valdrá: v vr 2 = r 1 r k vr 2 =
144.32 16
= 9.02
La temperatura absoluta y la energía interna por unidad de masa en el estado termodinámico 2 se determinan como: Temperatura
Entalpía específica
Volumen específico relativo
( K )
( kJ / kg )
860
888.28
T2 ( vr 2 )
h2 ( vr 2 )
9.090 9.02
870
899.42
8.792
T2 ( vr 2 ) = 862.3 K h2 ( vr 2 ) = 890.9 kJ / kg
______________________________________________________ __________________________ _______________________________________________ ___________________ Material didáctico interno elaborado por el Dr. Ing. Rafael Saavedra Garcia Zabaleta 2
Ciclo Diesel – Problema 3 ______________________________________________________ ___________________________ ______________________________________________ ___________________ La presión absoluta en el estado termodinámico 2 se define como:
T 2 r k T 1 862.3 K p2 = (1 bar ) (16 ) = 45.99 ≈ 46 bar 300 K p2 = p1
El volumen de desplazamiento d esplazamiento o cilindrada unitaria valdrá: V D = π V D = π
D
2
4
C
( 0.20 m ) 4
2
0.30 m ) = 9. 9.4248 4248× 10 ( 0.3
−3
m
3
cilindro
El volumen de espacio muerto se define como: V V C = D r k − 1 9.4248 × 10
−3
m
3 3
cilindro = 6.2832 ×10−4 m 16 − 1 cilindro
V2 = V C =
El volumen en el estado termodinámico 3 se determina como: V3 − V2 = 0.08 V D V 3 V2
− 1 = 0.08
V D V 2
rc − 1 = 0.08 ( r k − 1) rc = 0.08 ( r k − 1) + 1 r c = 0.08 (16 − 1) + 1 = 2.2
El volumen específico en el estado termodinámico 3 se expresa como: v3 = v2 ⋅ r c
(
v3 = 2.2 5.381 ×10
−2
)
m3 / kg = 0.1184 m3 / kg
La temperatura absoluta en el estado termodinámico 3 se obtiene como: T3 = T2 ⋅ r c T3 = 2.2 2.2 ( 862.3 862.3 K ) = 1897.1 1897.1 K
La entalpía específica y el volumen específico relativo en el estado termodinámico 3 se determinan como:
______________________________________________________ __________________________ _______________________________________________ ___________________ Material didáctico interno elaborado por el Dr. Ing. Rafael Saavedra Garcia Zabaleta 3
Ciclo Diesel – Problema 3 ______________________________________________________ ___________________________ ______________________________________________ ___________________ Temperatura
Entalpía específica
( K )
( kJ / kg )
Volumen específico relativo
1850 1897.1
2065.27
0.8370
h3 (T 3 )
vr 3 (T 3 )
1900
2127.37
0.7659
h3 (T3 ) = 2123.8 kJ / kg vr 3 (T 3 ) = 0.77
La relación volumétrica de expansión ( r e ) valdrá: r e =
r k
r e =
16
r c 2.2
= 7.27
El volumen específico relativo en el e l estado termodinámico 4 se determina como: c omo: vr 4 = re ⋅ vr 3 vr 4 = 7.27 ( 0.77 ) = 5.6
La temperatura absoluta y la energía interna específica en el estado termodinámico 4 se obtienen como: Temperatura
Energía interna específica
Volumen específico relativo
( K )
( kJ / kg )
1000
759.02
T4 ( vr 4 )
u4 ( vr 4 )
5.847 5.6
1020
775.67
5.521
u4 ( vr 4 ) = 771.64 kJ / kg T4 ( vr 4 ) = 1015.2 K
La presión absoluta en el estado termodinámico 4 se define como: T p4 = p1 4 T 1 p4 = 1 bar
1015.2 K 300 K
= 3.384 bar
______________________________________________________ __________________________ _______________________________________________ ___________________ Material didáctico interno elaborado por el Dr. Ing. Rafael Saavedra Garcia Zabaleta 4
Ciclo Diesel – Problema 3 ______________________________________________________ ___________________________ ______________________________________________ ___________________
Punto
Presión Temperatura ( K ) ( bar )
Volumen específico
(m
3
/ kg
)
Energía interna o entalpía específica ( kJ / kg )
Volumen específico relativo
1
1.00
300
0.861
u1 = 214.09
144.32
2
46
862.3
0.05381
h2 = 890.9
9.02
3
46
1897.1
0.1184
h3 = 2123.8
0.77
4
3.384
1015.2
0.861
u4 = 771.64
5.6
Apartado b) La relación de volumen muerto
(c) ,
la relación de corte o cierre
( r c ) y
la relación
volumétrica de expansión ( r e ) valdrán: c=
1
r k − 1
=
1
= 0.0667
16 − 1
r c = 2.2 r e = 7.27
Apartado c) Masa de aire procesado en e n el cilindro por ciclo se define como: c omo: V map = 2 v2 6.2832 ×10
map =
5.381 ×10
3
m
−4
−2
cilindro = 1.1677 ×10 −2 kg aire procesado cilindro cilindro ⋅ ciclo ciclo m3 / kg
El calor añadido al ciclo por cilindro se expresa como: Qentrada map ( h3 h2 ) =
−
Qentrada = 1.1677 ×10 = 14.4
−2
kg aire procesado cilindro ⋅ ciclo
( 2123.8 − 890.9 )
kJ kg aire procesado
kJ cilindro cilindro ⋅ ciclo ciclo
Apartado d) El calor rechazado del ciclo por cilindro valdrá: Qsalida = map ( u 4 − u1 ) ______________________________________________________ __________________________ _______________________________________________ ___________________ Material didáctico interno elaborado por el Dr. Ing. Rafael Saavedra Garcia Zabaleta 5
______________________________________________________ __________________________ _______________________________________________ ___________________ Material didáctico interno elaborado por el Dr. Ing. Rafael Saavedra Garcia Zabaleta 6
