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Sm II E2 - MCI

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Departamento de mecânica
Disciplina: Sistemas Mecânicos 2
Modalidade: Processos de produção
Turma: 081/082 
Segunda e terça – feira das 07h:40min. às 09h:20min.
Lista 
Sm2 – E2MCI
	Nome:
	Número:
	Edison Vieira Guerra
	19203251
Data de entrega: 05/10/2020
Professor: Antonio Santoro
Professor: Gustavo Roncari
São Paulo
2° Semestre 2020
1R: 
 A) P T
 V S
 V2=V3 V1=V4 S1=S2 S3=S4
Ciclo Padrão Otto (MIF).
Não consegui fazer o gráfico no Word.
B) 
V1 – V2 = 10000 cm³
rv= 26 → V1/V2 = 26 → V1 = 26V2 → 26V2 – V2 = 10000 → 25V2 = 10000 → V2 = 400 cm³ → P1 = 1Kgf/cm² → V1 = 26.400 → V1 = 10400cm³
T1 = 273,15 + 27 = 300,15K
P1V1 = Mar.Rar.T1
Mar = 1Kgf.10400cm³.Kg.K.1m/cm².29,3Kgfm.300,15k100cm
Mar = 0,011826Kg
T2 = temperatura após compressão.
T2/T1 = (V1/V2)^K-1 → T2 = T1.rv^k-1 → T2 = 300,15.26^1,4-1 → 
T2 = 1104,55k → T2 1104,55 – 273,15 = 831,4°C 
T3 = Temperatura máxima do ciclo.
	Estado
	P (Kgf/cm²)
	V (cm³)
	T (K)
	1
	1
	10400
	300,15
	2
	95,68
	400
	1104,55
	3
	
	400
	1181,96
	4
	
	10400
	
P2 = Mar. Rar. T2 / V2 → 
P2 = 0,011826kg. 29,3Kgfm. 1104,55K. 100cm / 400cm³². Kg.K. 1m →
P2 = 95,68Kgf/cm²
P3V3 = Mar. Rar. T3 → T3 = P3.V3 / Mar. Rar
Ƞt = 1 – (1/rv)^k-1 → 1 – (1/26)^1,4-1 = 0,7238.100 = 72,38%
Q1 = m. cv (T3-T2) → Q1/m .cv + T2 = T3
Wc = Pmc.V = 4,81Kgf/cm².10000cm³ = 48100 Kgf.cm
Q1 = Wc/Ƞt = 48100Kgf/cm/0,7238 = 66,455Kgf.cm
T3 = 66,455Kgf.cm.Kg.K1Kcal/0,011826Kg.0,17Kcal.427Kgfm + 1104,55K → T3 = 77,41 + 1104,55 → T3 = 1181,96 – 273,15 →
T3 = 908,81°C Temperatura máxima do ciclo.
C) 
PmC = Nc.X/V.n → 
PmC = 300Cv.2.min.735Nm.60s.100cm / 10000cm³².5500 s 1min.1m
PmC = 48,109 N 1Kgf
 Cm² 10N
PmC = 4,81 Kgf/cm²
2R:
A) 
	Estado
	P (Kgf/cm²) abs
	V (cm³)
	T (°C)
	1
	1
	2057,12
	27
	2
	18,38
	257,14
	416,41
	3
	18,38
	847,52
	2000
	4
	0,19
	6780,26
	-85,17
V=V1-V2 → V1-V2= 1800cm³ → rv = 8 → V1/V2 = 8 → V1 = 8V2 → 8V2-V2 = 1800 → 7V2 = 1800 → 257,14cm³ 
P1 = 1Kgf/cm² → V1 = 8.257,14 = 2057,12cm³
P2/P1 = rv^k → P2 = P1.rv^k → P2 = 1,0.8^1,4 → P2 = 18,38Kgf/cm² Abs
T2/T1 = rv^k-1 → T2 = T1.rv^k-1 → T2 = (273,15+27).8^1,4-1 →
T2 = 300,15.8^0,4 → T2 = 689,56K → T2 = 689,56-273,15 → T2 = 416,41°C
P3 = m.Rat.T3/V3
P3 = 2,339.10^-3Kg.29,3Kgfm100cm2273K/847,52cm³.Kg.K → P3 = 18,38Kgf/cm²
P4 = P3.(V3/V4)^k → P4 = 18,38Kgf/cm².(257,14/6780,26)^1,4
P4 = 0,19Kgf/cm²
T4 = P4.V4/m.Rar
T4 = 0,19Kgf.6780,26cm³1mKg.K/cm².2,339.10^-3Kg.29,3Kgfm.100cm
T4 = 187,98
T4 = 187,98-273,15
T4 = -85,17°C
B)
P1V1 = m.Rar.T1 → m = P1.V1/Rar.T1
m = 1,0Kgf.2057,14cm³.Kg.k/cm²29,3Kgfm100cm300,15K
m = 2,339.10^-3 Kg
C)
Q1 = m.cp.(T3-T2)
Q1 = 2,339.10^-3Kg.0,239Kcal/Kg.k.(2273,15-689,56)K
Q1 = 0,885Kcal
Wc = Q1-Q2
Q2 = m.cv.(T4-T1)
Q2 = 2,339.10^-3Kg.0,171Kcal/Kg.k.(187,98-300,15)K
Q2 = -0,045Kcal
Wc = 0,885-(-0,045)
Wc = 0,93Kcal
Wc = 0,93Kcal.427Kgf.m/1Kcal 
Wc = 397,11Kgf.m
D)
Ƞe = Wc.n/x → Ƞe = 397,11.4000/2 → Ƞe = 794,220 = 1,05896.10^4cv
E)
Ƞt = 1 – (1/rv)^k-1 → 1 – (1/8)^1,4-1 = 0,5647.100 
Ƞt = 56,47%
F)
PmC = Nc.X/V.n → 
PmC = 1,059.10^4Cv.2.min.735Nm.60s.100cm / 1800cm³².4000 s 1min.1m
PmC = 134,917 N 1Kgf
 Cm² 10N
PmC = 13,49 Kgf/cm²
G) 
F = V2/V4 
P4/P3 = (V3/V4)^K → V4^K = V3^k (P3/P4) →V4`= V3(P3/P4)^1/k
Determinação de P3:
P3 = P2 = P1.rv^K = 1,0.8^1,4 = 18,38Kgf/cm²
Determinação de V3:
V3 = mr.T3/P3 
V3 = 2,339.10^-3.29,3.2330,27.10^6/18,38.10^4
V3 = 847,52cm³
V4 = 847,52.(18,38/1,0)^1/1,4
V4 = 6780,26cm³
F = V2/V4
F = 257,14/6780,26
F = 0,038
3R:
A) 
V1 – V2 = 4500 cm³
Rv = 26 → V1/V2 = 26 → V1 = 26V2 → 26V2 – V2 = 4500 → 25V2 = 4500 → V2 = 180cm³ → P1 = 0,95Kgf/cm² → V1 = 26.180 → V1 = 4680cm³
T1 = 273,15 + 25 = 298,15K
P1V1 = Mar.Rar.T1
Mar = 0,95Kgf.4680cm³.Kg.K.1m/cm².29,3Kgfm.298,15k100cm
Mar = 5,09.10^-3Kg
T2 = temperatura após compressão.
T2/T1 = (V1/V2)^K-1 → T2 = T1.rv^k-1 → T2 = 298,15.26^1,4-1 → 
T2 = 1097,55k → T2 1097,55 – 273,15 = 824,4°C 
T3 = Temperatura máxima do ciclo.
P2 = Mar. Rar. T2 / V2 → 
P2 = 5,09.10^-3 kg. 29,3Kgfm. 1097,55K. 100cm / 180cm³². Kg.K. 1m →
P2 = 90,93Kgf/cm²
P3V3 = Mar. Rar. T3 → T3 = P3.V3 / Mar. Rar
Q1 = m. cv (T3-T2) → Q1/m .cv + T2 = T3
Wc = Pmc.V = 25,12Kgf/cm².2000cm³ = 50240 Kgf.cm
Q1 = Wc/Ƞt = 50240Kgf/cm/0,61 = 82,36Kgf.cm
T3 = 82,36Kgf.cm.Kg.K1Kcal/2,59.10^-3Kg.0,17Kcal.427Kgfm + 1097,55K → T3 = 438,07 + 1097,55 → T3 = 1535,62 – 273,15 →
T3 = 1262,47°C Temperatura máxima do ciclo.
B) 
PmC = Nc.X/V.n 
PmC = 165,19Cv.2.min.735Nm.60s.100cm / 2000cm³².2900 s 1min.1m
PmC = 251,20N 1Kpa
 10N
PmC = 25,12Kpa
C) 
F = V2/V4 
P4/P3 = (V3/V4)^K → V4^K = V3^k (P3/P4) →V4`= V3(P3/P4)^1/k
Determinação de P3:
P3 = P2 = P1.rv^K = 0,95.26^1,4 = 90,93Kgf/cm²
Determinação de V3:
V3 = mr.T3/P3 
V3 = 5,09.10^-3.29,3.1535,62.10^6/90,93.10^4
V3 = 251,86cm³
V4 = 251,86.(90,93/0,95)^1/1,4
V4 = 6548,56cm³
F = V2/V4
F = 180/6548,56
F = 0,027
4R:
A)
PmC = Nc.X/V.n → 
PmC = 125Cv.2.min.735Nm.60s.100cm / 2000cm³².5600 s 1min.1m
PmC = 984,375N 1Kgf
 Cm² 10N
PmC = 98,44Kgf/cm²
B)
V1 – V2 = 2000 cm³
Rv = 12 → V1/V2 = 12 → V1 = 12V2 → 12V2 – V2 = 2000 → 11V2 = 2000 → V2 = 181,82cm³ → P1 = 1,02Kgf/cm² → V1 = 12.181,82 → V1 = 2181,84cm³
T1 = 273,15 + 20 = 293,15K
P1V1 = Mar.Rar.T1
Mar = 1,02Kgf.2181,84cm³.Kg.K.1m/cm².29,3Kgfm.293,15k100cm
Mar = 2,59.10^-3Kg
T2 = temperatura após compressão.
T2/T1 = (V1/V2)^K-1 → T2 = T1.rv^k-1 → T2 = 293,15.12^1,4-1 → 
T2 = 792,07k → T2 792,07 – 273,15 = 518,92°C 
T3 = Temperatura máxima do ciclo.
P2 = Mar. Rar. T2 / V2 → 
P2 = 2,59.10^-3 kg. 29,3Kgfm. 792,07K. 100cm / 181,82cm³². Kg.K. 1m →
P2 = 33,06Kgf/cm²
P3V3 = Mar. Rar. T3 → T3 = P3.V3 / Mar. Rar
Ƞt = 1 – (1/rv)^k-1 → 1 – (1/12)^1,4-1 = 0,6298.100 = 62,98%
Q1 = m. cv (T3-T2) → Q1/m .cv + T2 = T3
Wc = Pmc.V = 98,44Kgf/cm².2000cm³ = 196880 Kgf.cm
Q1 = Wc/Ƞt = 196880Kgf/cm/0,6298 = 312,61Kgf.cm
T3 = 312,61Kgf.cm.Kg.K1Kcal/2,59.10^-3Kg.0,17Kcal.427Kgfm + 792,07K → T3 = 1662,75 + 792,07 → T3 = 2454,82 – 273,15 →
T3 = 2181,67°C Temperatura máxima do ciclo.
5R:
 Fazendo a análise da curva PxV, para uma mesma taxa de compressão, o rendimento térmico do ciclo Otto se apresenta superior ao do Diesel.