Ciclos de Potência a Gás - Fórmulas e Análise Termodinâmica

Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclos de Potência a GÁS Fórmulas ME602 AlunoRA AlunoRA 1 Equação do Gás Ideal Vers3 22 abril 2021 𝑃 𝑉 𝑛 𝑅 𝑇 n mM M mol do gás m massa dos gás 𝑃 𝑉 𝑚 𝑅 𝑇 R 𝑅M 𝑃 𝑣 𝑅 𝑇 ou 𝑃 𝜌 𝑅 𝑇 𝑅 831 J mol K 0082 atm L mol K 198 cal mol K 𝑅 0287 kPa m kg K 2 Relações Tds 𝑇 𝑑𝑆 𝑑ℎ 𝑣 𝑑𝑃 𝑇 𝑑𝑆 𝑑𝑢 𝑃 𝑑𝑣 3 Calores específicos a pressão constante 𝑐 e a volume constante 𝑐 𝑐 𝑐 𝑐 𝑐 𝑅 𝑘 𝑐 𝑐 c 1005 kPa m kg K c 0718 kPa m kg K Padrão Ar Frio temperatura ambiente dh cT dT h h c T T h h cT dT du c T dT u u c T T u u cT dT 4 Variação Entropia Análise Aproximada calores específicos constantes s s c ln 𝑅 ln s s c ln 𝑅 ln ds 012 5 Processo Isoentrópico GI Análise Aproximada calores esp constantes Padrão Ar Frio 3 4 3 4 564 7 3 4 4 3 3 4 4 3 6 Processo Isoentrópico GI Análise Exata calores específicos variáveis 3 4 83 84 3 4 83 84 7 Primeira Lei Termodinâmica Sistemas Fechados u u q9 w9 8 Primeira Lei Termodinâmica VC Sistemas Abertos q9 h w9 h 9 Trabalho w9 P d𝑣 11 Entalpia h u P 𝑣 12 Ciclo q w 𝜂 𝑤 𝑞 𝑞 9 𝑞 𝑞 1 𝑞 𝑞 10 Eficiência térmica do ciclo Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclos de Potência a GÁS Fórmulas ME602 A resolução de Ciclos de Potência a Gás é realizada com a Hipótese do Padrão Ar e Hipótese do Padrão Ar Frio conforme discorrido abaixo Considerando a Hipótese do Padrão Ar Frio o cálculo da variação da energia interna e da entalpia são realizados pelas seguintes equações u u 0718 T T h h 1005 T T As constantes acima são respectivamente os calores específicos c2 e cA para a temperatura ambiente 300K P R E S S Ã O M É D I A E F E T I V A c o n c e i t o 𝑃 𝑣 𝑅 𝑇 Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclos de Potência a GÁS Fórmulas ME602 Ciclo Otto Ideal 1 2 Compressão isoentrópica 2 3 Fornecimento de calor a volume constante 3 4 Expansão isoentrópica 4 1 Rejeição de calor a volume constante Razão de compressão r relação entre o volume máximo formado no cilindro e o volume mínimo morto vale tanto para ciclo Otto como para ciclo Diesel Considerando o Padrão Ar Frio a eficiência do ciclo Otto pode ser calculada como 𝑘 𝑐 𝑐 P R E S S Ã O M É D I A E F E T I V A c o n c e i t o 𝑃 𝑣 𝑅 𝑇 Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Um ciclo Otto ideal tem uma razão de compressão igual a 8 No início do processo de compressão o ar está a 100 kPa e 17oC e 800 kJkg de calor são transferidos para o ar durante o processo de fornecimento de calor a volume constante Considerando a variação dos calores específicos do ar com a temperatura determine a a temperatura e a pressão máximas que ocorrem durante o ciclo b o trabalho líquido produzido Ex 92 Çengel Boles c a eficiência térmica d a pressão média efetiva do ciclo 71 Quais os quatro processos que formam o ciclo Otto ideal Pr 924C Ç B 72 Por que altas razões de compressão não são usadas em motores de ignição por centelha Pr 929C Çengel Boles 73 Como varia a eficiência térmica de um ciclo Otto ideal com a razão de compressão do motor e a razão dos calores específicos do fluido de trabalho Pr 928C Ç B 74 Um ciclo Otto ideal tem uma razão de compressão igual a 8 No início do processo de compressão o ar está a 95 kPa e 27oC e são transferidos para o ar 750 kJkg de calor durante o processo de fornecimento de calor a volume constante Consierando a variação dos calores específicos com a temperatura determine Pr 932 Ç B a a temperatura e a pressão no final do processo de adição de calor b o trabalho líquido produzido c a eficiência térmica do ciclo d a pressão média efetiva do ciclo 75 Repita Pr75 usando calores específicos constantes temperatura ambiente Pr934 ÇB 76 A razão de compressão de um ciclo Otto padrão a ar é 95 Antes do processo isoentrópico de compressão o ar está a 100 kPa 35oC e 600 cm3 A temperatura final do processo de expansão isoentrópica é de 800 K Usando calores específicos à temperatura ambiente determine Pr 935 Çengel Boles a a temperatura e a pressão mais altas do ciclo b a quantidade de calor transferido em kJ c a eficiência térmica do ciclo d a pressão média efetiva Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Ex71 Ot Um ciclo Otto ideal tem uma razão de compressão igual a 8 No início do processo de compressão o ar está a 100 kPa e 17oC e 800 kJkg de calor são transferidos para o ar durante o processo de fornecimento de calor a volume constante Considerando a variação dos calores específicos do ar com a temperatura determine Ex 92 Çengel Boles a a temperatura e a pressão máximas que ocorrem durante o ciclo b o trabalho líquido produzido c a eficiência térmica d a pressão média efetiva do ciclo Diagrama 𝑃 𝑣 Diagrama 𝑇 𝑠 Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Ex71 Ot Um ciclo Otto ideal tem uma razão de compressão igual a 8 No início do processo de compressão o ar está a 100 kPa e 17oC e 800 kJkg de calor são transferidos para o ar durante o processo de fornecimento de calor a volume constante Considerando a variação dos calores específicos do ar com a temperatura determine Ex 92 Çengel Boles a a temperatura e a pressão máximas que ocorrem durante o ciclo b o trabalho líquido produzido c a eficiência térmica d a pressão média efetiva do ciclo Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Ex71 Ot Um ciclo Otto ideal tem uma razão de compressão igual a 8 No início do processo de compressão o ar está a 100 kPa e 17oC e 800 kJkg de calor são transferidos para o ar durante o processo de fornecimento de calor a volume constante Considerando a variação dos calores específicos do ar com a temperatura determine Ex 92 Çengel Boles Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Ex75 Ot Um ciclo Otto ideal tem uma razão de compressão igual a 8 No início do processo de compressão o ar está a 95 kPa e 27oC e são transferidos para o ar 750 kJkg de calor durante o processo de fornecimento de calor a volume constante Consierando a variação dos calores específicos com a temperatura determine Pr 932 Ç B a a temperatura e a pressão no final do processo de adição de calor b trabalho líquido produzido c a eficiência térmica do ciclo d a pressão média efetiva do ciclo Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Ex75 Ot Um ciclo Otto ideal tem uma razão de compressão igual a 8 No início do processo de compressão o ar está a 95 kPa e 27oC e são transferidos para o ar 750 kJkg de calor durante o processo de fornecimento de calor a volume constante Consierando a variação dos calores específicos com a temperatura determine Pr 932 Ç B a a temperatura e a pressão no final do processo de adição de calor b trabalho líquido produzido c a eficiência térmica do ciclo d a pressão média efetiva do ciclo Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Ex76Ot Repita Ex75Ot usando calores específicos constantes temperatura ambiente Pr934 ÇB Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Ex76Ot Repita Ex75Ot usando calores específicos constantes temperatura ambiente Pr934 ÇB Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Ex78 Ot A razão de compressão de um ciclo Otto padrão a ar é 95 Antes do processo isoentrópico de compressão o ar está a 100 kPa 35oC e 600 cm3 A temperatura final do processo de expansão isoentrópica é de 800 K Usando calores específicos à temperatura ambiente determine Pr 935 Çengel Boles a a temperatura e a pressão mais altas do ciclo b a quantidade de calor transferido em kJ c a eficiência térmica do ciclo d a pressão média efetiva Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602 Ex78 Ot A razão de compressão de um ciclo Otto padrão a ar é 95 Antes do processo isoentrópico de compressão o ar está a 100 kPa 35oC e 600 cm3 A temperatura final do processo de expansão isoentrópica é de 800 K Usando calores específicos à temperatura ambiente determine Pr 935 Çengel Boles a a temperatura e a pressão mais altas do ciclo b a quantidade de calor transferido em kJ c a eficiência térmica do ciclo d a pressão média efetiva Engenharia Mecânica Termodinâmica II e Máquinas Térmicas I Professor Michel Sadalla Filho Data Ciclo Otto Exercícios ME602