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Ciclos de potência a gás Motores de ignição por faísca 1.1. Considere um motor de ignição por faísca que funciona segundo o Ciclo Otto e para o qual é válida a hipótese do ar-padrão frio. Sabendo que a taxa de compressão desse motor é de 10, que no início do ciclo a temperatura é de 25 ºC e a pressão 1 bar, e que durante o ciclo são adicionados ao ar 1300 kJ de energia por kg de ar, determine: a) o trabalho específico líquido; b) a eficiência térmica do ciclo; c) a pressão média efetiva em bar e d) a temperatura máxima atingida do ciclo. a) w = 782.5 [kJ/kg]; b) term= 60.2%; c) MEP = 1017 [kPa]; d) Tmáx. = 2563 [K] 1.2. Resolva o problema anterior considerando como válida apenas a hipótese do ar-padrão e não a hipótese do ar-padrão frio. Avalie o efeito da variação da taxa de compressão sobre a eficiência do ciclo. Faça variar a taxa de compressão entre 8 e 12 com incrementos de 0.5. a) w = 709 [kJ/kg]; b) term= 55%; c) MEP = 921 [kPa]; d) Tmáx. = 2159 [K] 1.3. Considere um motor de ignição por faísca que funciona segundo o Ciclo Otto e para o qual é válida a hipótese do ar-padrão frio. Sabe-se desse motor que a taxa de compressão é de 7.5 e que no início do processo de compressão a temperatura e a pressão são, respetivamente, 85 kPa e 32 ºC. Para uma massa de ar de 2 g e uma temperatura máxima do ciclo de 960 K, determine: a) o calor rejeitado, em kJ; b) o trabalho líquido, em kJ; c) a eficiência térmica e d) a pressão média efectiva, em kPa. a) Qout = 0.177 [kJ/ciclo]; b) Wliq. = 0.220 [kJ/ciclo]; c) term= 55.3%; d) MEP = 123 [kPa] 1.4. Resolva o problema anterior considerando como válida apenas a hipótese do ar-padrão e não a hipótese do ar-padrão frio. Avalie o efeito da variação da taxa de compressão sobre a temperatura máxima do ciclo. Faça variar a taxa de compressão entre 7.5 e 12 com intervalos de 0.5. a) Qout = 0.226 [kJ/ciclo]; b) Wliq. = 0.255 [kJ/ciclo]; c) term= 53.8%; d) MEP = 143 [kPa] 1.5. Um motor de quatro tempos de ignição por faísca, com 2.4 litros de cilindrada, trabalha a 1800 rpm e tem uma taxa de compressão de 10:1. Sabendo que na admissão a temperatura e a pressão do ar são de 290 K e 75 kPa e que a pressão média efetiva é de 600 kPa, determine a eficiência do ciclo e a potência debitada. Admita como válida a hipótese do ar padrão-frio. term= 60.2%; Ẇ = 19.5 kW 1.6. Um motor de quatro tempos de ignição por faísca, com 4.2 litros de cilindrada, funciona a 2000 rpm e apresenta as seguintes condições na admissão: 85 kPa e 280 K. Após a combustão sabe-se que a temperatura é de 2000 K e que a pressão mais elevada do ciclo é de 5 MPa. Determine a taxa de compressão, a eficiência do ciclo, a temperatura no início do processo de escape e a potência debitada. Admita como válida a hipótese do ar padrão-frio. r = 8.23; term= 62.2%; T = 861 [K]; Ẇ = 44.49 kW 1.7. Um motor de combustão interna de ignição por faísca que funciona segundo o Ciclo Otto e para o qual é válida a hipótese do ar-padrão opera a 2700 rpm. O motor tem 4 cilindros e para cada um deles a pressão, a temperatura e o volume no início do processo de compressão são, 100 kPa, 25 ºC e 5.4x10-4 m3, respectivamente. Sabendo que a taxa de compressão é de 10 e que a pressão máxima no ciclo é de 7500 kPa, determine, a potência desenvolvida, em cavalos, e a pressão média efectiva em kPa. Ẇ = 76.6 cv; MEP = 974 [kPa] 1.8. Considere o problema 1.2. Admita que a energia que o ciclo recebe provêm de um reservatório térmico que está a 2200 K e que a cedência de calor para o exterior é realizada para um outro reservatório térmico a 290 K. Para estas condições de funcionamento determine a degradação de exergia e o valor da exergia no final do tempo motor. Xdestr.= 419.4 kJ/kg
