Ciclo otto

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA
NÚCLEO DE TERMOFLUIDOS
TERMODINÁMICA II


GUIA No. 5: CICLOS DE POTENCIA DE GAS

Elaborada y/o recopilada por: Ing. Rubén Arévalo

1. Un motor Diesel de 4 cilindros de 4.5 L que opera en un ciclo ideal tiene una relación de compresión de 17 y unarelación de inyección de 2.2. El aire está a 27°C y 97 kPa al principio del proceso de compresión. Determine cuánta potencia entregará el motor a 1500 rpm.
2. Un motor Diesel tiene un diámetro de cilindro de 10 cm, una carrera de 11 cm, una relación de compresión de 19:1 y una velocidad de 2000 rpm. Cada ciclo toma dos revoluciones y tiene una presión media efectiva de 1400 kPa. Para un total de6 cilindros, determine la potencia del motor en kW y hp.
3. La relación de compresión de un ciclo Otto es de 9.5. Antes del proceso de compresión, el aire está a 100 kPa, 17°C y ocupando un volumen de 600 cm3. La temperatura al final del proceso de expansión es 800K. Determine: la temperatura y la presión más altas en el ciclo, la cantidad de calor transferido en kJ, la eficiencia térmica y lapresión media efectiva.
4. Como aproximación al funcionamiento de un motor de encendido por chispa, considere un ciclo Otto que tiene una adición de calor de 1800 kJ/kg, una relación de compresión de 7 y una presión y temperatura al comienzo del proceso de compresión de 90 kPa, 10°C. Determine la presión y temperatura máxima del ciclo, la eficiencia térmica y la presión media efectiva.
5. Puedeencontrarse experimentalmente que el tiempo de expansión de un motor de combustión interna puede aproximarse a través de un proceso politrópico con un valor del exponente politrópico n tal, que sea mayor a la relación de calores específicos k. Repita el problema 4 asumiendo que el proceso de expansión es reversible y politrópico con n=1.5.
6. En el ciclo Otto toda la transferencia de calor al aireocurre a volumen constante. Es más realista asumir que parte de este calor se transfiere después que el pistón se ha empezado a mover en el tiempo de expansión. Considere un ciclo idéntico al Otto, excepto que los primeros dos tercios del calor total qH se transfiere a volumen constante y el último tercio ocurre a presión constante. Asuma que el calor total qH es 2100 kJ/kg, que el estado alcomienzo del proceso de compresión es 90 kPa, 20°C, y que la relación de compresión es 9. Determine la presión y temperatura máxima y la eficiencia térmica del ciclo. Compare los resultados con aquellos obtenidos para un ciclo Otto convencional que opera con las mismas condiciones dadas.
7. Considere un ciclo diesel en el cual el estado antes del proceso de compresión es 95 kPa, 290 K, y la relaciónde compresión es 20. Determine la temperatura máxima en el ciclo para tener una eficiencia térmica de 60%.
8. La relación de compresión para una máquina que opera en el ciclo dual es 7, el diámetro del cilindro es de 25 cm y la carrera es de 30 cm. El aire al principio de la compresión está a 101 kPa, 20°C. Al final del proceso de calentamiento a volumen constante, la presión es de 5600 kPa. Sise agrega calor a presión constante durante 3% de la carrera, calcule: el trabajo neto del ciclo; la eficiencia térmica; la presión media efectiva.
9. Un ciclo dual opera con una relación de compresión de 14:1. Al iniciarse la compresión las condiciones son 17°C, 0.95 bar y 3.8L. La cantidad de calor suministrada es 6.6 kJ, de la cual una tercera parte se proporciona a volumen constante y el restoa presión constante. Determine: la presión después del proceso de adición de calor a volumen constante, la temperatura antes y después del proceso de suministro de calor a presión constante, la temperatura después de la expansión isentrópica, la eficiencia térmica.
10. Considere un motor de encendido por compresión con una relación de compresión de 15. El 25% del calor es suministrado al aire...