Termodinâmica 2

Departamento de Engenharia Mecânica ARBEMEC Termodinâmica II 1ra Lista de Exercícios Ciclos de Potência Otto e Diesel É obrigatória a entrega da solução desta Série Esta Série de Exercícios é referente ao Capítulo de Ciclos de Potên cia a Gás exige conceitos de termodinâmica I os conceitos apren didos em Termodinâmica II e conceitos básicos de cálculo Para o processo normal de aprendizagem é de suma importância que o a estudante resolva os exercício Problemas Resolver os seguintes exercícios utilizando utilizando a tabela A22 Moran ou A17 Cengel 1 A pressão e temperatura do ar no inicio da compressão de um ciclo de Ar Padrão frio Otto é de 103 kPa e 27 oC respectivamente O Calor adicionado por kg de ar é 1850 kJ A razão ou taxa de compressão é 8 Determine a Escreva as equações de Balanço de massa energia entropia e exergia para cada processo b a máxima temperatura máxima pressão e eciência térmica Rpta Tmax 3265 8oK Pmax 89 7bar ηotto 56 3 2 Um motor trabalhando em um ciclo de ArPadrão frio Otto a temperatura inicial e nal na compressão são 27 oC e 327 oC Encontrar 1 a Escreva as equações de Balanço de massa energia entropia e exergia para cada processo b a razão ou taxa de compressão r a eciência do motor Rpta r 5 65 ηotto 50 0 3 Um motor a gasolina de quatro tempos e quatro cilindros de 250 mm diâmetro tem um curso de 375 mm e trabalha em um ciclo ArPadrão frio Otto O volume total morto dos quatro cilindros é 001052 m3 A pressão inicial e temperatura são 1 bar e 47 oC Se a pressão máxima é limitada a 25 bar Encontre a Escreva as equações de Balanço de massa energia entropia e exergia para cada processo b A eciência do ciclo Rpta ηotto 56 5 c a pressão media efetiva pme Rpta pme 1 346bar 4 No inicio de um processo de compressão em um ciclo ArPadrão Otto p1 1bar e T1 300 K A razão ou taxa de compressão é de 85 e a adição de calor por unidade de massa de ar é 1400 kJkg A temperatura da fonte de calor e ambiente são respectivamente 2000 K e 293 k a Escreva as equações de Balanço de massa energia entropia e exergia para cada processo b Encontre o trabalho líquido em kJkg Rpta wliq 721 12kJkg c Encontre a temperatura máxima do ciclo em oK Rpta Tmax 2231 3oK d Calcule a PME em bar Rpta pme 9 492bar e Calcule a eciência energética e exergética do ciclo Rpta ηenerg 51 5 ηexe 60 3 5 Alguém sugeriu que o ciclo ArPadrão frio Otto é mais preciso se os dois processos isentrópicos forem substituídos pelos processos politrópicos com um 2 expoente politrópico n 13 Considere tal ciclo com uma razão de compres são igual a 8 P1 95 kPa T1 15oC e temperatura máxima de 1200 oC Determine a Escreva as equações de Balanço de massa energia entropia e exergia para cada processo b o calor transferido em kJkg Rpta qentrada 835kJkg c o calor rejeitado em kJkg Rpta qsada 420kJkg d a eciência do ciclo Rpta ηotto 49 8 6 O estado termodinâmico no inicio de um ciclo ArPadrão Diesel é determinado por p1 100KPa e T1 310 K A razão ou taxa de compressão é 15 A razão de corte varia entre 15 e 25 A temperatura da fonte de calor e ambiente são respectivamente 2000 K e 293 k a Escreva as equações de Balanço de massa energia entropia e exergia para cada processo b Encontre a temperatura máxima em K Gracar Tmax versus rc Rpta T 1301 5k c Calcule a pressão ao nal da expansão em kPaGracar P versus rc Rpta P 189 2kPa d Encontre o trabalho líquido por unidade de massa de ar em kJkg Gra car Wliq versus rc Rpta 297 5kJkg e Calcule a eciência energética ciclo Gracar Rpta η versus rc ηenergtica 59 4 f Calcule a eciência exergética do ciclo Rpta ηexergtica 69 62 7 O inicio do processo de compressão de um ciclo ArPadrão Diesel p1 1 bar e T1 300 K Para temperaturas máximas do ciclo iguais a 1200 1500 1800 e 2100 K esboce gracamente o calor adicionado por unidade de massa em kJkg o trabalho líquido por unidade de massa em kJkg a pressão média efetiva em bar e a eciência térmica versus taxas de compressão variando de 5 a 20 Finalmente também 3 a Escreva as equações de Balanço de massa energia entropia e exergia para cada processo b Calcule a eciência energética e exergética do ciclo Se a temperatura da fonte de calor e ambiente são respectivamente 2000 K e 293 k 4 Unidades 1Pascal 1 N m2 1Newton 1kgm s2 1Joule 1kgm2 s2 1bar 105 kg ms2 105Pa 100KPa 1Joule Nm Quando o calor especíco é contantes ciclo de ar padrão frio Cp 1 005kJkgK Cv 0 717kJkgK R 0 287kJkgK k 1 4 BOA SORTE 4 de março de 2024 5