comparativa maquinas termicas

Maquinas Térmicas.











Armiche Rovira Feijoo.
Rina Sainani Vega.
Curso 2011/2012.
Ejercicio 1: Simple Heat Release Applet.
Un motor monocilíndrico opera según un ciclo Otto. El motor tiene 0.09 m. de diámetro (bore), 0.1 de carrera (stroke), 0.15 de longitud de biela (connecting rod) y 9 de relación de compresión. Las condiciones en el interior del cilindro en el PMI sonde 1 bar y 300 K. La velocidad de giro del motor 2000 rpm. La adición de calor es de 2000 J. Compare los efectos del comienzo de la combustión desde -25º antes del PMS hasta 0º con un intervalo de 5º sobre a) el trabajo neto, el rendimiento del ciclo y la presión media efectiva. Representar las variaciones de estos parámetros en función del ángulo girado por el cigüeñal. Asumir gas ideal con unarelación de calores específicos de 1.35, el peso molecular del gas 29, la duración de la combustión es constante a 40º y los parámetros de Weibe a=5 y b=3.
Una vez hecho esto se elige el punto de encendido que haya resultado más efectivo y manteniéndolo constate se varia la duración de la combustión entre 30º y 50º con un intervalo de 5º. Comparar los resultados obtenidos con los del casoanterior para los mismos parámetros y comentarlos.
Diagrama P-V













RESOLUCIÓN
Para simplificar la lectura de las imágenes y tablas, representaremos los valores de los resultados y las graficas de los intervalos en grupos de dos; (es decir, que en cada tabla / gráfica que representaremos, tendremos los valores de dos simulaciones, cada una de ellas con un inicio en lacombustión diferente). Así mismo, esto será aplicable cuando estudiemos los resultados de variar la duración de la combustión, el ratio de compresión etc.
PARAMETROS CONSTANTES VALOR
DIAMETRO 90 mm
CARRERA 100 mm
LONGITUD DE LA BIELA 150 mm
RELACION DE COMPRESION 9
PRESION INICIAL 1 bar
TEMPERATURA INICIAL 300 K
VELOCIDAD DE GIRO 2000 rpm
ADICIÓN DE CALOR 2000 J
DURACIÓN DE LA COMBUSTIÓN 40ºRELACION DE CALORES ESPECÍFICOS 1.35
PESO MOLECULAR GAS IDEAL 29
PARÁMETRO DE WEIBER a 5
PARÁMETRO DE WEIBER b 3

Tal y como nos pide el enunciado, compararemos la evolución de los siguientes parámetros:
Trabajo Neto
Rendimiento del Ciclo
Presión Media Efectiva
Para ello, entramos en el programa:
“http://www.engr.colostate.edu/~allan/thermo/page6/EngineParm1/engine.html”
Ysustituimos los parámetros, variando únicamente los valores de inicio de la combustión, desde los -25º hasta los 0º, con un aumento de 5º en la variación



Obteniendo la siguiente tabla de resultados:

INICIO COMBUSTIÓN TRABAJO NETO (J) RENDIMIENTO DEL CICLO PRESION MEDIA EFECTIVA (bar)
-25º 1031,85 0,516 16,22
-20º 1038,61 0,519 16,33
-15º 1033,26 0,517 16,24
-10º 1016,29 0,508 15,98
-5º988,96 0,494 15,55
-0º 952,99 0,476 14,98

A continuación representamos gráficamente las variaciones de estos factores en función del ángulo de giro del cigüeñal; en ellas podremos observar como el valor óptimo del inicio de la combustión está entre los -25º y los -15º, tomamos el valor de -20º dado que es el único valor estudiado dentro de ese intervalo.







Conclusión apartado aEn la tabla de resultados, podemos observar como el mejor tiempo de ignición del combustible, es a 20 º antes de llegar al punto muerto superior (de ahí la nomenclatura de – 20º), dado que obtenemos unos valores de mejor trabajo neto, rendimiento del ciclo y presión media efectiva.
Para mejorar la comprensión de porque esto es así, compararemos gráficamente este ciclo con otro en el que el iniciode la combustión sea diferente (a – 25º y a – 0º).








En estas dos gráficas, la línea azul nos muestra el ciclo del motor con el inicio de la combustión a -20º y el rojo el inicio a -25º.
Lo cierto es que los valores de presión y temperatura máximos son superiores con un inicio de la combustión a -25º, lo que erróneamente nos podría hacer pensar que es mejor.
Esto es debido a...