2ª Série de Exercícios - Ciclo Otto e Diesel

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59N8A: Termodinâmica II
2ª Série de Exercícios
01) Os dois ciclos ar padrão analisados (Otto e Diesel) há processos isoentrópicos nos quais utilizamos as chamadas relações isoentrópicas. Com base nos conceitos de processos politrópicos reversíveis para um gás perfeito, deduza a seguinte equação:
02) Desenhe os diagramas p x v e T x s de um ciclo padrão Ar Otto. (a). Desprezando as variações de energia cinética e potencial, considerando os processos que compõe o ciclo reversíveis e permanentes, explique baseado nos diagramas o que ocorre com o rendimento se aumentarmos a relação de compressão? (b) O que ocorre com a pressão média efetiva do motor e sua potência?
03) Desenhe os diagramas p x v e T x s de um ciclo padrão Ar Diesel. (a) baseado nos diagramas explique porque o rendimento diminui com o aumento da temperatura máxima; (b) Se considerarmos ciclos Otto e Diesel com o mesmo deslocamento volumétrico do pistão e a mesma relação de compressão, qual deles terá um rendimento térmico maior? (Justifique sua resposta)
04) Consideremos novamente os ciclos padrão Ar Otto e Ar Diesel. Se consideramos as mesmas pressões e temperaturas máximas para ambos os ciclos: (a) está correto deduzir que o Ciclo Otto tem uma relação de compressão menor do que o Ciclo Diesel? (b) Neste caso, qual deles terá rendimento térmico maior. Compare a análise com a resposta do item b do exercício anterior. (Justifique sua resposta)
05) Considere que um motor a combustão interna a gasolina é alimentado com ar a 17°C e 90 KPa. A combustão da mistura ar-combustível equivale a uma adição de calor de 1.000 KJ/kg de ar e sua temperatura no final do processo reversível correspondente (T3) é de 1.777°C. Utilizando as propriedades do ar idealizado como gás ideal, desenhe os diagramas p x v e T x s, determine a relação de compressão do motor, a pressão máxima do ciclo.
06) A relação de compressão num motor Diesel é igual a 20. Quando o cilindro está no ponto morto inferior o ar contido, nesta condição, apresenta temperatura e pressão iguais a 290K e 95 KPa. Se a temperatura máxima do ciclo não pode exceder 1.800K, determine a pressão máxima, o rendimento térmico e a pressão média efetiva deste ciclo. Desenhe os diagramas p x v e T x s.
07) A temperatura e a pressão do ar antes do processo de compressão isoentrópico num motor Diesel são iguais a 280K e 85 KPa. Sabendo que a pressão e a temperaturas máximas são iguais a 6 Mpa e 2200K, determine a relação da compressão isoentrópica, a pressão média efetiva do processo de expansão do motor.
08) A relação de compressão de um motor a gasolina é 10. Sabendo que a pressão máxima no ciclo é igual a 5.000 KPa, determine a temperatura máxima no ciclo e o seu rendimento. A pressão e a temperatura do ar antes de compressão são, respectivamente, 85 KPa e 280k.