ciclos de potencia

Facultad de Ingeniería
Mecánica - Energía

FIME - TERMODINAMICA II – Verano 2014 Ing° Samuel Silva B. - Ing. Oscar Crisostomo G.

Ciclos Termodinamicos
(Otto – Diesel – Dual – Stirling - Ericcson)
Martes 21 de Enero 2013

Ciclo de Otto
1. Un ciclo ideal de Otto tiene una relación de compresión de 10.5, admite aire a 90 kPa y 40
°C y se repite 2 500 veces por minuto. Usando caloresespecíficos constantes a temperatura
ambiente, determine la eficiencia térmica de este ciclo y la tasa de suministro de calor si el
ciclo ha de producir 90 kW de potencia.

2. Repitiendo el problema anterior pero con la relación de compresión de 8.5

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Ciclo de Otto
3. Un motor de ignición de seiscilindros, cuatro tiempos, con encendido por chispa, operando en
el ciclo ideal de Otto, toma aire a 14 psia y 65 °F, y está limitado a una temperatura máxima de
ciclo de 1 600 °F. Cada cilindro tiene un diámetro de 3.5 pulg, y cada émbolo tiene una carrera de
3.9 pulg. El volumen mínimo confinado es 14 por ciento del volumen máximo confinado. ¿Cuánta
potencia producirá este motor cuando opera a 2 500rpm? Use calores específicos constantes a
temperatura ambiente.

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Ciclo de Otto
4. Un motor de ignición por chispa tiene una relación de compresión de 8, una eficiencia isentrópica de
compresión de 85 por ciento y una eficiencia isentrópica de expansión de 95 por ciento. Al principio de
la compresión,el aire en el cilindro está a 13 psia y 60 °F. La temperatura máxima que se encuentra por
medición es 2.300 °F. Determine el calor suministrado por unidad de masa, la eficiencia térmica y la
presión efectiva media de este motor cuando se modela con el ciclo de Otto. Use calores específicos
constantes a temperatura ambiente.

Ciclo de Otto
5. Un motor de gasolina de cuatro cilindros y cuatrotiempos, de 1.6 L, opera en ciclo de Otto con una
relación de compresión de 11. El aire está a 100 kPa y 37 °C al inicio del proceso de compresión, y la
presión máxima en el ciclo es de 8 MPa. Los procesos de compresión y expansión pueden modelarse
como politrópicos, con una constante politrópica de 1.3. Usando calores específicos constantes a 850
K, determine a) la temperatura al final delproceso de expansión, b) la producción neta de trabajo y la
eficiencia térmica, c) la presión media efectiva, d) el número de revoluciones por minuto del motor
para una producción de potencia neta de 50 kW y e) el consumo específico de combustible, en
g/kWh, definido como la relación de la masa de combustible consumido al trabajo neto producido. La
relación aire-combustible, definida como lacantidad de aire dividida entre la cantidad de combustible
admitido, es 16.

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Ciclo de Otto

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Ciclo de Otto
6. Un ciclo ideal de Otto tiene una relación de compresión de 9.2 y usa aire como fluido de trabajo. Alinicio del proceso de compresión, el aire está a 98 kPa y 27 °C. La presión se duplica durante el
proceso de adición de calor a volumen constante. Tomando en cuenta la variación de los calores
específicos con la temperatura, determine a) la cantidad de calor que se transfiere al aire, b) la
producción neta de trabajo, c) la eficiencia térmica y d) la presión media efectiva para el ciclo.

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Ciclo de Diesel
7. Un ciclo Diesel ideal tiene una relación de compresión de 20 y una relación de cierre de
admisión de 1.3. Determine la temperatura máxima del aire y la tasa de adición de calor a este
ciclo cuando produce 250 kW de potencia y el estado del aire al inicio de la compresión es 90 kPa
y 15 °C....