Ejercicios ciclos otto y diesel

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Ejemplos Ciclos Otto y Diesel

PROBLEMA 1: Un ciclo Otto de aire-estándar tiene una relación de compresión de 8,5. Al comienzo de la compresión, = 100 kPa y = 300 K. El calor absorbido por unidadde masa es 1400 kJ/kg. Determínese:
a. El trabajo neto, en kJ/kg de aire.
b. El rendimiento térmico del ciclo

SOLUCIÓN

Supuestos:
1. El aire en el conjunto cilindro-pistón es unsistema cerrado.
2. Los procesos de compresión y expansión son adiabáticos
3. Todos los procesos son internamente reversibles.
4. El aire se considera gas ideal.
5. Las energías cinéticay potencial son despreciables.

Comenzamos fijando las propiedades de cada uno de los estados:

Estado 1:
= 100 kPa = 214,07 kJ/kg (TABLA A-22)
= 300 K = 621,2 (TABLA A-22)

Estado2:
Para la compresión isoentrópica:


Luego, interpolando:

= 73,082 = 688,2 K (TABLA A-22)
= 503,06 kJ/kg (TABLA A-22)

Estado 3:
La energía interna específica para esteestado se calcula usando el balance de energía para el proceso 2-3:

Luego, interpolando:

= 1903,06 kJ/kg = 2231,3 K (TABLA A-22)
= 1,9192 (TABLA A-22)
Estado 4:
Para la expansiónisoentrópica:

Luego, interpolando:

= 16,3132 = 1154,3 K (TABLA A-22)
= 892,95 kJ/kg (TABLA A-22)

a. Para encontrar el trabajo neto utilizamos la igualdad

b. El rendimientotérmico del ciclo es

PROBLEMA 2: Al comienzo de la compresión en un ciclo Diesel de aire-estándar, las condiciones se fijan en = 200 kPa y = 380 K. La relación de compresión es 20 y el calorabsorbido por unidad de masa es 900 kJ/kg. Determínese:
a. La temperatura máxima, en K.
b. La relación de combustión.
c. El trabajo neto por unidad de masa de aire, en kJ/kg.
d. Elrendimiento térmico.

SOLUCIÓN

Supuestos:
1. El aire en el cilindro-pistón es un sistema cerrado.
2. La compresión y expansión son adiabáticas
3. Todos los procesos son internamente...
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