Balance Termico

MÁQUINAS TÉRMICAS II

Trabajo Práctico Nº8

BALANCE TRMICO DE MOTORES



Resumen:
En este trabajo práctico se procede a realizar un balance calórico en un motor de combustión interna a partir de valores reales relevados en el ensayo.

Descripción de la instalación:
La instalación a ensayar cuenta con un motor de encendido por compresión, de cuatro cilindros en línea.
Se complementacon un freno dinamométrico de FREUDE, para poder medir la cupla motora y a partir de ella, la potencia entregada por el motor.
Para poder analizar el calor entregado a los gases de escape, el sistema cuenta con dos intercambiadores de calor uno ubicado en el múltiple de escape y a unos metros más se hallaba el otro intercambiador, estos eran alimentado con agua de red, que hace descender latemperatura de los gases y permite tomar el calor específico a presión constante de estos como un valor constante, y así poder calcular con menor margen de error el calor en cuestión.
Por último, la instalación posee elementos de medición de temperaturas, caudales y demás instrumentos necesarios para poder realizar el ensayo.

Método operativo:
Una vez puesto el motor en marcha, se debió esperar untiempo prudencial para que todas las partes lleguen a su temperatura de operación y así no obtener resultados erróneos.
Se tomaron dos tandas de valores, donde cada una corresponderá a una posición determinada del freno motor y su consecuente velocidad de rotación.
Una vez realizado el relevo de datos, se procede a realizar los cálculos finales.

Cálculos:
DATOS |
gasoil [kg/m3] | 730 || agua [kg/m3] | 1000 |
Pc [kJ/kg] | 43960 | | Taire (bulbo seco) [ºC] | 24 |
TH2O de red [ºC] | 21 | | aire [kg/m3] | 1,293 |
Cp agua [kJ/kg.ºC] | 4,1869 | | Cp gases [kJ/kg.ºC] | 1,147238 |

* DATOS RELEVADOS PARA n =1500 RPM.

n [r.p.m] | Qcomsg que tarda en consumir 0,1 [pinta] | Qaire [m3/h] | P [N] Fuerza equilibrante | GH2O [dm3/min] refrigeración del motor | ∆T [ºC]refrigeración motor | T [ºC] Temperatura de gases de escape |
1500 | 59 | 80,5 | 145 | 41 | 6 | 57,6 |
1500 | 32 | 80 | 288 | 42 | 9 | 67,5 |

GH2O [cm3/seg] refrigeración múltiple de escape | ∆T [ºC] refrigeración múltiple de escape |
(1) | (2) | (1) | (2) |
3,3 | 7,25 | 76 | 6 |
3,9 | 7,25 | 76 | 11 |

TABLA DE RESULTADOS |
n [r.m.p] | Qtotal [kJ/s] calor ingresado por combustión| Q1 [kJ/s] calor entregado a la refrigeración | Q2 [kJ/s] calor entregado a los gases de escape | QR [kJ/s] calor de radiación | Qci [kJ/s] calor perdido por combustión incompleta | N [kJ/s] potencia útil |
1500 | 30,894 | 17,166 | 2,347 | 2,163 | 0,952 | 8,267 |
[%] Energía | 100 | 55,56 | 7,60 | 7,00 | 3,08 | 26,76 |
1500 | 56,961 | 26,377 | 3,009 | 3,987 | 7,168 | 16,419 |
[%] Energía| 100 | 46,31 | 5,28 | 7,00 | 12,58 | 28,83 |

Donde Q2 se obtuvo de las sumas de Q’2 y Q’’2:

n [r.m.p] | Q'2 [kJ/s] calor entregado a la refrigeración del múltiple | Q''2 [kJ/s] calor entregado a los gases de escape |
1500 | 1,232 | 1,115 |
[%] Energía | 3,99 | 3,61 |
1500 | 1,575 | 1,434 |
[%] Energía | 2,76 | 2,52 |

A su vez el calor entregado a la refrigeración del múltiplees la suma del calor obtenido por la medición (1) y (2)
Q'2 [kJ/s] calor entregado a la refrigeración del múltiple |
(1) | (2) |
1,050 | 0,182 |
1,241 | 0,334 |

* DATOS RELEVADOS PARA n =2000 RPM.

TABLA DE VALORES RELEVADOS |
|
n [r.p.m] | Segundos que tarda en consumir 0,1 [pinta] | Qaire [m3/h] | P [N] Fuerza equilibrante | GH2O [dm3/min] refrigeración del motor | ∆T [ºC]refrigeración motor | T [ºC] Temperatura de gases de escape |
2000 | 40 | 122 | 150 | 57 | 7 | 80 |
2000 | 26 | 119 | 272 | 58 | 9 | 101 |

GH2O [cm3/seg] refrigeración múltiple de escape | T [ºC] refrigeración múltiple de escape |
(1) | (2) | (1) | (2) |
4,9 | 7,25 | 73 | 7 |
3,8 | 7,25 | 76 | 13 |

TABLA DE RESULTADOS |
n [r.m.p] | Qtotal [kJ/s] calor ingresado por combustión...