Termo

Ejemplo: Un motor opera en un ciclo “Otto” ideal con aire frio normal y una relación de compresión de 8, al inicio del proceso de la compresión isoentropica la presión y la temperatura del fluido del trabajo son 110 Kpa y 50 °C. Al final del proceso de la combustión (adición de calor) la temperatura es de 900 °C, suponiendo calores específicos constantes y K= 1.4 determine:

a) Todas lastemperaturas, presiones y volúmenes específicos del ciclo,
b) El calor de entrada, el calor de salida y el trabajo del ciclo,
c) La eficiencia térmica del ciclo,
d) Los cambios de entropía durante el ciclo,
e) La presión media efectiva.

Datos.
rcomp= 8 = v1v2
T1 = 50 ºC = 323 K
P1 = 110 KPa
T3 = 900 ºC = 1173 K
K = 1.4

a) Presiones, temperaturas y volúmenes específicosen los 4 estados.
* P1v1=R T1
* v1=RT1P1 v1=0.287 KjKg-K(323 K)110 m3Kg v1=0.8427 m3Kg




Para el estado 2. T2, P2, V2: 1 a 2 (isoentropico):
* T2T1=v1v2K-1 T2=T1v1v2K-1 T2=323 K 80.4 T2=742.05 K

* P1v1k=P2v2k P2=P1v1v2KP2=110 Kpa 81.4 P2=2,021.709 kpa

* P2v2=R T2 v2=R T2 P2 v2=0.287 KjKg-K(742.05 K)2,021.709 kpa v2=0.1053 m3Kg

Para el estado 3. 2 a 3 (Isométrico):
v2=v3
v3=0.1053 m3Kg
T3=1173 K
* P3P2=T3T2 P3=T3T2 P2 P3=1173 K742.05 K (2,021.79 kpa) P3=3,195.95 Kpa

Para el estado 4.3 a 4 (Isoentropico).
v4=0.8427 m3Kg
* T4T3=v3v4K-1 T4=v3v4K-1T3 T4=0.10530.8427.41173 K T4=510.50 K

* P4P3=v3v4K-1 P4=v3v4K-1P3 P4=0.10530.8427.43,195.95 P4=173.80 Kpa


b) Qentrada , Qsal , W.
* Qent= m Cv T3- T2
Qentm= Cv T3- T2
Qentm= 0.718 KjKg-K1173K- 742.05 KQentm= 309.42 KjKg

* Qsal= m Cv T1- T4
Qentm= Cv T1- T4
Qentm= 0.718 KjKg-K(323 K-510.5 K)
Qentm= -134.62 KjKg

* ΔUciclo = Qciclo – Wciclo ΔUciclo = 0
wciclom=Qciclo
wciclom=309.48 +(-134.6)
wciclom= 174.84 KjKg

c) eficiencia = η
η= wcicloQent η= 174.84 Kj/kg309.458 Kj/kg η=0.5650

η=1- 1rcompK-1η=1- 18.4 η=0.5649



d) Cambio de entropía.
* ΔS12 = 0
* ΔS2-3 m= Cv ln T3T2 ΔS2-3 m= 0.718 ln 1173 K742 K ΔS2-3 m= 0.3288 KJKg-K
* ΔS34 = 0
* ΔS4-1 m= Cv ln T1T4 ΔS4-1 m= 0.718 ln 323 K 510.5 K ΔS4-1 m= - 0.3288 KJKg-K
e) Presión media efectiva. (PME)
PME=wcicloVol.desp
PME=174.88KJKg0.8427-0.1053 m3Kg
PME=237.157 Kpa















Ejemplo. Un ciclo “Diesel” tiene una relación de compresión de 17 y una relación de combustión de 2. Al inicio de la compresión isoentrópica la temperatura y la presión del aire son de 40 º C y 100 KPa. Suponga calores específicos constantes y K = 1.4 y determine:
a) Las temperaturas del ciclo.
b) La eficienciatérmica del ciclo,
c) La presión media efectiva (PME).

a) Las temperaturas del ciclo.
* P1v1=R T1
v1=RT1P1 v1=0.287 KjKg-K(313 K)100 Kpa v1=0.8983 m3Kg

1 – 2 (isoentropico):
* T2=T1(v1v2)k-1 T2=313 K (17)0.4 T2=972.12 K

* P2=P1(v1v2)k P2=100(17)1.4 P2=5279.93Kpa

* v2=v117 v2=0.898317 v2=0.0528 m3kg

2 – 3 (Isobarico):
* T3=T2v3v2 T3=972 K2 T3=1944.24 K

* v3=v2(2) v3=0.0528(2) v3=0.10568 m3kg

3 – 4 (Isoentropico):
* P4=P3(v3v4)k-1 P4=5279.9(0.10568 m3kg 0.8983 m3kg )1.4 P4=263.89 Kpa

b) Eficiencia termica.
n=1-...