Prova M2 Sistemas Térmicos 2º S 2016

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1. A taxa de compressão de um ciclo dual é de 18 com uma taxa de corte de 2 e taxa de pressão de 1,5. A pressão 
e a temperatura no início do tempo de compressão são 100 kPa e 20 °C. Determine: (Valor: 2 pontos) 
a. A eficiência térmica do ciclo 
b. A entrada de calor necessária e a saída de trabalho 
 
2. Em um dinamômetro hidráulico foi testado um motor ciclo Otto, 4 tempos, aspirado, 4 cilindros, espessura da 
junta de cabeçote após a montagem de 1,1 mm, volume da câmara de combustão no cabeçote de 28 cm3, pistão 
com rebaixo possuindo um volume de 8 cm3, ordem de ignição 1-3-4-2, 2 válvulas por cilindro, eixo comando 
OHC sem VVT, combustível etanol (C2H5OH) com poder calorífico inferior de 5900 kcal/kg, massa específica de 
0,789 kg/L. O relatório do ensaio a plena carga fornecido na próxima página fornece os resultados do ensaio a 
plena carga (WOT) efetuado neste motor. De posse dos dados fornecidos efetue os cálculos necessários e 
forneça os seguintes resultados: (Valor: 8 pontos) 
a) Qual a potência máxima efetiva do motor e em qual rotação ela ocorre? 
b) Qual o rendimento térmico do motor na rotação de potência máxima? 
c) Qual o rendimento mecânico e a pressão média indicada do motor na rotação de torque máximo? 
d) Qual o rendimento global do motor na rotação de potência máxima? 
e) Qual a cilindrada do motor em litros e a taxa de compressão? 
f) Qual o rendimento volumétrico do motor na rotação de consumo especifico mínimo? 
g) Qual o índice de elasticidade deste motor? 
h) Qual a fração relativa deste motor na rotação de toque máximo? 
 
Obs.: 
a. Todas as respostas à caneta; 
b. Utilizar para os cálculos 2 casas após a virgula. 
 
 
 
 
 
 
Engenharia Mecânica 
I – Mogi das Cruzes 
 
 21/11/2016 
Sistemas Térmicos I 
7° Noturno A 
Material de Apoio 
Algumas constantes: 
R = 29,3 kgf.m/kgK; k = 1,4 cp = 0,240 kcal/kgK cv = 0,171 kcal/kgK 
R = 287 J/kgK k = 1,4 cp = 1004 J/kgK cv = 717 J/kgK 
1 cv = 75 kgf.m/s = 735 W = 632 kcal/h 1 kcal = 427 kgf.m = 4186,8 J 
1 atm = 1,013 bar = 1,033 kgf/cm2 = 101,32 kPa = 760 mmHg 
Algumas fórmulas: 
 
 
 
 
 
 
 Ar: O2+3,76N2 
q = mc.pc 𝑇2
𝑇1
= (
𝑝2
𝑝1
)
𝑘−1
𝑘
 
𝑅𝐷𝑆 = 
𝐷
𝑆
 𝑐𝑣 =
𝑅
𝑘 − 1
 
 
𝑐𝑝 =
𝑅 ∙ 𝑘
𝑘 − 1
 
S̅p = 2 ∙ S ∙ n 𝑝2
𝑝1
= (
𝑣1
𝑣2
)
𝑘
 
𝑆𝑝
𝑆�̅�
=
𝜋
2
∙ [1 +
cos 𝜃
(𝑅2 − 𝑠𝑒𝑛2𝜃)
1
2
] ∙ 𝑠𝑒𝑛𝜃 
𝑇2
𝑇1
= (
𝑣1
𝑣2
)
𝑘−1
 
𝜂𝑡 = 1 −
1
𝑟𝑐
𝑘−1
∙
𝑝3
𝑝2
∙ (
𝑣3𝐴
𝑣2
)
𝑘
− 1
(
𝑝3
𝑝2
− 1) + 𝑘
𝑝3
𝑝2
(
𝑣3𝐴
𝑣2
− 1)
 
 
pv = RT 
 p = ρRT 
 pV = mRT 
Q = m.c.ΔT 
 
 
Elemento Peso Atômico 
C 12 
H 1 
O 16 
N 14 
�̇� 
Ni 
Na Ne 
ηt 
ηm ηg 
Rotação 
do Motor
Torque 
Efetivo
Torque de 
Atrito
Pressão Média 
Efetiva
Bulbo 
Seco
Bulbo 
Úmido
Pressão 
Atmosférica
Fator de 
Redução
Consumo 
Específico
Lambda
Temp. Água 
Entrada do Motor
Temp. Água 
Saída do Motor
Temp. do 
Óleo
Temp. do Ar de 
Admissão
Temp. do Gás 
de Escape
Pressão 
de Óleo
Pressão de 
Combustível
Pressão no Coletor 
de Admissão
(rpm) (Nm) (Nm) (bar) (°C) (°C) (mbar) NBR 1585 (g/kWh) (-) (°C) (°C) (°C) (°C) (°C) (bar) (bar) (mbar)
1000 118 12 9,3 26 15,1 1000 1 330,4 0,9 38,5 79,7 79,1 25 483,9 2,6 3,03 999,2
1250 121 12,2 9,5 26 15,1 1000 1 324,6 0,899 37,8 79,5 79,9 25 502,9 3,3 3,03 998,7
1500 126,5 12,5 9,9 26 15,1 1000 1 319,6 0,899 38,5 79,9 80 25 547,9 3,5 3,03 998
1750 131,5 13 10,3 26 15,1 1000 1 316,8 0,9 40,1 80,2 81 25 586,9 3,5 3,03 997,1
2000 132 13,9 10,4 26 15,1 1000 1 311,7 0,899 42,4 80,3 83,5 25 600,5 3,6 3,03 995,7
2250 133,5 14,8 10,5 26 15,1 1000 1 310 0,896 45 80,4 86,7 25 616,2 3,6 3,02 993,6
2500 137 15,7 10,8 26 15,1 1000 1 309,8 0,896 48,5 80,5 90,1 25 630,5 3,6 3,02 991,1
2750 139 16,8 10,9 26 15,1 1000 1 309,7 0,999 52,1 80,5 93,5 25 655,7 3,7 3,02 988,1
3000 140 18,3 11 26 15,1 1000 1 311,1 0,898 55 80,6 98,1 25 682,5 3,7 3,01 984,4
3250 140,1 19,4 11 26 15,1 1000 1 312,6 0,9 59 80,8 103,1 25 713,8 3,6 3,01 983,4
3500 139,1 20,6 10,9 26 15,1 1000 1 312,9 0,898 58,5 80,3 103,6 25 715,8 3,7 3,01 982,6
3750 138,5 21,8 10,9 26 15,1 1000 1 314,1 0,899 61,5 80,8 107,9 25 739,2 3,6 3,01 982,6
4000 138 23,2 10,8 26 15,1 1000 1 316,5 0,896 62,3 80,6 110,1 25 749,3 3,6 3 980,7
4250 137 24,6 10,8 26 15,1 1000 1 318,7 0,897 63 80,6 111,3 25 755,6 3,6 3 978,7
4500 136,5 26,4 10,7 26 15,1 1000 1 322 0,898 63,7 80,7 113,9 25 761,5 3,6 3 976,2
4750 136 27,8 10,7 26 15,1 1000 1 324,1 0,902 65,9 81 117,4 25 785,2 3,6 3 973,9
5000 133,5 29,9 10,5 26 15,1 1000 1 324,5 0,896 65,6 80,6 118,6 25 781,5 3,6 2,99 972,4
5250 131,3 31,6 10,3 26 15,1 1000 1 324,7 0,897 66,8 80,9 122,6 25 792,2 3,6 2,99 969,4
5500 128,4 32,8 10,1 26 15,1 1000 1 327,1 0,901 67,5 81,1 125,6 25 805,8 3,5 2,99 967,7
5750 122,1 33,9 9,6 26 15,1 1000 1 333,2 0,899 67,6 81,2 128,3 25 814,1 3,5 2,99 966,2
6000 113 35,7 8,9 26 15,1 1000 1 348,2 0,896 67,2 81 129,5 25 804,1 3,5 2,99 966
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