Problema 03

Problema 3
Un motor de 6 cilindros de 90 mm de diámetro y 105 mm de carrera tiene una biela de
220 mm entre ejes, su relación de compresión es 16 a 1 y la presión máxima es de 90 bares.
La presión yla temperatura cuando se cierra la válvula de admisión es de 0,85 bar y
60ºC. El retraso cierre admisión RCA es de 35º.
El consumo de combustible es de 20,3 kg/h cuando gira a 4.000 rpm a plena cargay el
consumo de aire es de 0,124 kg/s.
E l PCI del combustible es 42000 kJ/kg
Datos de aire: Cv=0.7168 kJ/kgK y Cp=1.0038 kJ/kgK
Calcular:
1.- Condiciones del punto 1
2.- Condiciones después de lacompresión
3.- Condiciones después de la combustión.
4.- Condiciones al inicio del escape.
5.- Rendimiento teórico.
6.- Presión media teórica.
7- Potencia teórica.
Solución.1.- Condiciones del punto 1.x = L+

S
S
(1 − cos α ) − L2 − ( senα ) 2 = 220 + 52,5(1 − cos145) − 220 2 − (52,5sen145) 2 = 97,58mm
2
2

Luego el émbolo ha subido 7,42mm

V1′ 1 x ( r − 1) 1 97,58(15)
= +
= +
= 0.934
16 105 16
V1r
Sr
P1V1γ = P1′V1′γ
γ

⎛V ′⎞
P1 = P1′⎜⎜ 1 ⎟⎟ = 0,85 0,9341, 4 = 0,77bar
⎝ V1 ⎠
T1′ P1′V1′
=
T1 P1V1
0,77 1
= 323º K = 50º C
0,85 0,934
3
RT
287 323
= 1,20 m
V1 = 1 =
5
kg
P1
0,77 10
T1 = 333

2.-

PVγ = cte.
P2 = P1

V1γ
= P1r γ = 0,77 161, 4 = 37,35 bar
V2γ

TV γ −1 = cte.
T2 = T1 r γ −1 = 323 16 0,4 = 979º K = 706º C

V2 =

3
1,20
= 0,075 m
kg
16

3.-

P3 = 90bar
90
= 2,41
37,35
V3 = V2 =0.075 m 3 kg

α=

V3 P3 0,075 90 10 5
=
= 2352º K = 2090º C
R
287
Q23 = cv (T3 − T2 ) = 0,7168(2352 − 779 = 984kJ / kg aire

T3 =

20,3
= 0,0056389 kg s
M&f =
3600
Q&2−3 A = M&f PCI = 236,8 kJ s
Mc =

r1
VD zni = 0,13231334 kg s
r −1
V1
236,8
= 1789 kJ kg
0,1323134
= 1789 − 984 = 805 = c p ΔT

Q2−3 A =
Q3−3 A

805
= 802º K
1,0038
= 3154º K

ΔT =
T3 A

V3 A =

β=

RT3 A 287 3154
=
= 0,1005776 m3 kg90 10 5
P3 A

V3 A
= 1,34
V3

4.-

V4 = V1 = 1,20 m 3 kg
P3 AV3 A = P4V4
γ

⎛V ⎞
⎛ 0,1005776 ⎞
P4 = P3 A ⎜⎜ 3 A ⎟⎟ = 90⎜
⎟ = 2,80bar
⎝ 1,20 ⎠
⎝ V4 ⎠
PV
2,80 1,20 105
T4 = 4 4 =
= 1170º K = 897 º C
R...