Aula 3

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Professor Monqueiro
MOTOR CICLO DIESEL
O motor a diesel surgiu em 1892 com outro engenheiro alemão, Rudolph Diesel, sendo projetado para ser mais pesado e mais potente do que os motores a gasolina e utiliza óleo diesel, óleo pesado e modernamente o biodiesel como combustível.
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Quando de quatro tempos, seu funcionamento é similar ao do motor de centelha, porém, o combustível não é misturado ao ar durante a admissão e somente o ar é comprimido na fase de compressão.
MOTOR CICLO DIESEL
Modernamente, a taxa de compressão pode atingir a faixa de 12 a 24, elevando a pressão e a temperatura no final da fase de compressão a valores suficientes para espontaneamente iniciar a combustão do combustível injetado no final da fase de compressão. A alta pressão na combustão força o pistão para baixo como no motor de centelha.
MOTOR CICLO DIESEL
Nos motores de ignição por compressão (Diesel) o motor admite somente ar e, o mesmo, é comprimido a uma temperatura acima da temperatura de auto-ignição do combustível. 
A combustão é iniciada à medida que o combustível é injetado e entra em contato com o ar aquecido. Sendo assim elimina-se a vela de ignição e instala-se um injetor de combustível.
MOTOR CICLO DIESEL
Nos motores diesel não há risco de auto-ignição, pois o mesmo só comprime o ar. Sendo assim, este tipo de motor pode operar com taxas de compressão mais elevadas variando de 12 a 24.
MOTOR CICLO DIESEL
O processo de ignição de combustível dos motores a diesel começa quando o pistão se aproxima do PMS e continua durante a primeira parte do tempo de expansão. Portanto, o processo de combustão nesses motores ocorre em um intervalo mais longo. Sendo assim, o processo de combustão do ciclo Diesel ideal é aproximado como um processo de fornecimento de calor a pressão constante.
MOTOR CICLO DIESEL
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Esse processo, ou seja, a combustão, é o único processo que diferencia o Ciclo Otto do Ciclo Diesel. Os outros três processos são idênticos. 
MOTOR CICLO DIESEL
DIESEL
MOTOR CICLO DIESEL
O ciclo Diesel é executado em um sistema fechado pistão-cilindro. Portanto
MOTOR CICLO DIESEL
A eficiência térmica do ciclo é dada por:
MOTOR CICLO DIESEL
Como no ciclo Otto, a eficiência térmica do ciclo Diesel aumenta com a razão de compressão.
Para avaliar a eficiência térmica nas equações anteriores necessita-se dos valores para u1, u4, h2 e h3 ou as temperaturas equivalentes nos principais estados do ciclo. 
MOTOR CICLO DIESEL
Para uma dada temperatura inicial T1 e taxa de compressão r, a temperatura no estado 2 pode ser encontrada usando a seguinte relação isentrópica e dados vr
onde rc= re = (V3/ V2), chamado de razão de corte ou 
razão de injeção
MOTOR CICLO DIESEL
V1 = V4 e rc= (V3/ V2), pode-se ter as seguintes relações 
MOTOR CICLO DIESEL
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Em uma análise de ar frio, as expressões apropriadas para avaliação de T2 e T4 são 
MOTOR CICLO DIESEL
Como no ciclo Otto, a eficiência térmica do ciclo Diesel aumenta com o aumento da taxa de compressão. Isso pode ser trazido simplesmente usando uma análise de ar frio. De acordo com um padrão de ar frio, a eficiência térmica do ciclo Diesel pode ser expressa como
EFEITO DA RELAÇÃO DE COMPRESSÃO NO DESEMPENHO
Diesel
Otto
rc= (V3/ V2) 
EFEITO DA RELAÇÃO DE COMPRESSÃO NO DESEMPENHO
A relação mostrada na figura anterior é para condição de k = 1.4.
 Equação da eficiência térmica para o ciclo Diesel
difere da Equação para o ciclo Otto apenas pelo termo entre parênteses, que para rc > 1 é maior que a unidade. Assim, quando a taxa de compressão é a mesma, a eficiência térmica do ciclo Diesel padrão de ar frio seria menor do que o padrão de ar frio Otto ciclo
EFEITO DA RELAÇÃO DE COMPRESSÃO NO DESEMPENHO
Poder Calorífico dos Combustíveis
No ciclo Diesel de 2 tempos, a admissão e o escape ocorrem simultaneamente com a compressão e a expansão.
No ciclo Diesel de 4 tempos, o óleo diesel é injetado na câmara de combustão no tempo de combustão.
Motor Diesel 2T
No início do processo de compressão de um ciclo Diesel padrão de ar que opera com uma taxa de compressão de 18, a temperatura é de 300 K e a pressão é de 0,1 MPa. A relação de corte para o ciclo é 2. Determine 
a temperatura e a pressão no final de cada processo do ciclo, 
a eficiência térmica, 
a pressão efetiva média, em MPa.
Dado Rar = 287 J/(kg.K)
Exercício 1
Solução Exercício 1
(a) A análise começa por determinar as propriedades em cada estado principal do ciclo. Com T1= 300 K, a Tabela fornece:
u1 = 214.07 kJ / kg e vr1= 621.2. Para o processo de compressão isentrópica 1-2
Interpolando na tabela, temos T2= 898,3 K e h2 = 930,98 kJ / kg. 
Com a equação do gás ideal 
Solução Exercício 1
A pressão no estado 2 pode ser avaliada alternativamente usando a relação isentrópica, p2 = p1 (pr2/pr1).
Uma vez que o Processo 2-3 ocorre a pressão constante, a equação de gás ideal do estado dá
Solução Exercício 1
Interpolando na tabela para T3 = 1796,6 K , temos h3 = 1999.1 kJ / kg e vr3 = 3.97.
Para o processo de expansão isentrópico 3-4
Solução Exercício 1
Interpolando na tabela com vr4, nós obtemos u4 = 664,3 kJ / kg e T4 = 887,7 K. A pressão no estado 4 pode ser encontrada usando a relação isentrópica p4 = p3 (pr4/pr3) ou a equação de estado do gás ideal aplicada nos estados 1 e 4. 
Solução Exercício 1
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Com V4 = V1, a equação de estado do gás ideal
(b) A eficiência térmica é encontrada usando
Solução Exercício 1
(c) A pressão efetiva média escrita em termos de volumes específicos é
O trabalho líquido do ciclo é igual ao calor líquido adicionado
Solução Exercício 1
O volume específico no estado 1 é
Solução Exercício 1
Um grupo Diesel Gerador de 4T de um navio mercante tem rotação de 750 RPM e relação de injeção (razão de corte)de 2,3. A relação de compressão é de 14 e o ar é aspirado da praça de máquinas a 35ºC e é alimentado para o motor por meio de um turbo alimentador a 1,4 bar absolutos. Cada cilindro do motor tem diâmetro de 185 mm e curso de 200 mm e o motor possui seis cilindros em linha. Determine a eficiência térmica teórica, o trabalho do ciclo, a potência teórica indicada do motor, o calor do ciclo e a pressão, o volume e a temperatura em cada ponto do ciclo.
Exercício 2
Volume da câmara de combustão (V2) e volume total do cilindro (V1). P1=1,4bar = 140kPa, T1= 308K, d = 0,185m, curso = 0,2m, r = 14, re = 2,3
Volume deslocado (cilindrada) e dado por:
Volume no final da injeção e volume no final do escape de gases
Solução Exercício 2
Temperatura e pressão no final da compressão.
Solução Exercício 2
O rendimento térmico teórico do ciclo Diesel.
Temperatura e pressão após a combustão.
Solução Exercício 2
Calor da combustão, calor rejeitado dos gases de exaustão e trabalho do ciclo.
Verificação da eficiência térmica
Solução Exercício 2
 1 rotação por minuto  1 rotação por 60 s
Motor 4T  2 rotações  120 s
Potência Indicada Teórica do Motor
Potência Efetiva Teórica do Motor
Solução Exercício 2
Pressão Média Efetiva Teórica
Solução Exercício 2
DÚVIDAS???
 A AULA ACABOU
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