Exercício 1 e 2: Ciclos de Potência a Gás - Termodinâmica II

UFSJ Termodinâmica II Gustavo Rodrigues de Souza Departamento de Ciências Térmicas e dos Fluidos DCTEF Email souzagrufsjedubr Ciclos de Potência a Gás Agradecimento ao Prof Dr Antônio Moreira dos Santos Ex1 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 17 C e 800 kJkg de calor é tranferido para o ar durante o processo de transferência de calor o volume é 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 trabalho líquido produzido c a eficiência térmica e d a pressão média efetiva do ciclo Hipóteses Ciclo padrão ar As variações de energia cinética e potencial são desprezíveis Considerar variações de cp e cv com a temperatura P kPa qin Isentropic 3 2 1 Isentropic 4 100 v2 v3 18 v1 v1 v4 a Queremos P e T no estado 3 mas antes devemos encontrar T e P no estado 2 Process 23 constantvolume heat addition qin u3 u2 800 kJkg u3 47511 kJkg u3 127511 kJkg T3 15751 K v3 6108 P3v3T3 P2v2T2 P3 P2T3T2v2v3 17997 MPa15751 K6524 K1 4345 MPa b O trabalho líquido do ciclo será determinado pela transferência líquida de calor são equivalentes c Eficiência térmica do ciclo Obs Resolvendo com uma hipótese de ar padrão frio ou seja calores específicos constants teremos d A PME Ex2 No início do processo de compressão de um ciclo arpadrão Diesel que opera com taxa de compressão de 18 a temperatura é 300 K e a pressão é 01 MPa A razão de corte para o ciclo é 2 Determine a a temperatura e a pressão ao final de cada processo do ciclo b a eficiência térmica e c a pressão média efetiva considerando a variação dos calores específicos do ar com a temperatura Hipóteses Sistema fechado Processos de compressão e expansão adiabáticos Processos internamente reversíveis Ar como gás ideal Ciclo padrão ar As variações de energia cinética e potencial são desprezíveis Considerar variações de cp e cv com a temperatura p 2 3 rc fracV3V2 2 s c s c V1V2 18 p1 01 MPa a A análise começa com a determinação das propriedades em cada estado principal do ciclo Tabela A22 Moran Processo 12 compressão isentrópica Interpolando na tabela A22 Com a equação do gás ideal p2 também pode ser calculado com a relação isentrópica Processo 23 pressão constante Com a razão de corte temos Tabela A22 Processo 34 expansão isentrópica Introduzindo a taxa de compressão e a razão de corte temos Interpolando na Tabela A22 com vr4 temos Sendo temos b Eficiência térmica c A PME O trabalho líquido igualase ao calor líquido adicionado O volume específico do estado 1 encontrase Logo PME frac6179 kJkg08611 frac118 m3kg 076 MPa Refazer e entregar esses exemplos considerando cp e cv constantes no dia da P1 pelo portal didático BIBLIOGRAFIA ÇENGEL YA BOLES MA Termodinâmica 7ed São Paulo McGraw Hill 2013 MORAN M J SHAPIRO H N BOETTNER DD BAILEY MB Princípios de Termodinâmica para Engenharia 7ed Rio de Janeiro LTC 2014