Um ciclo padrão de ar Diesel tem relação de compressão igual a 20 e calor transferido para o fluido, por ciclo, de 1800 kJ/kg. Sabendo que no iníci...

Para calcular o trabalho líquido do ciclo, é necessário utilizar a equação: W_liq = Q_in - Q_out Onde: W_liq = trabalho líquido do ciclo Q_in = calor transferido para o fluido durante o processo de combustão Q_out = calor transferido para o meio durante o processo de exaustão Para calcular o calor transferido para o fluido durante o processo de combustão, é necessário utilizar a equação: Q_in = m * PCI Onde: m = massa de combustível por ciclo PCI = poder calorífico inferior do combustível Não foi informado o valor de m, mas podemos calcular o valor de PCI para o diesel, que é de aproximadamente 42,7 MJ/kg. Assim, temos: Q_in = m * PCI Q_in = 1800 kJ/kg PCI = 42,7 MJ/kg m = Q_in / PCI m = 1800 / 42,7 m = 42,15 kg/ciclo Agora, podemos calcular a pressão e a temperatura no final do processo de compressão, utilizando a relação de compressão: r = V_1 / V_2 r = (P_1 / P_2) ^ (1 / γ) Onde: V_1 = volume no início do processo de compressão V_2 = volume no final do processo de compressão P_1 = pressão no início do processo de compressão (0,1 MPa) P_2 = pressão no final do processo de compressão γ = razão de calor específico do ar (1,4) Assim, temos: r = V_1 / V_2 r = (P_1 / P_2) ^ (1 / γ) 20 = (V_1 / V_2) ^ (1 / 1,4) V_1 / V_2 = 20 ^ 1,4 V_1 / V_2 = 6,89 Como o ar é considerado um gás ideal, podemos utilizar a equação dos gases ideais para calcular a temperatura no final do processo de compressão: P_1 * V_1 / T_1 = P_2 * V_2 / T_2 Onde: T_1 = temperatura no início do processo de compressão (15 C = 288 K) T_2 = temperatura no final do processo de compressão Assim, temos: P_1 * V_1 / T_1 = P_2 * V_2 / T_2 0,1 * V_1 / 288 = P_2 * V_1 / (6,89 * 288 * T_2) T_2 = P_2 * V_1 * 288 * 6,89 / (0,1 * V_1) T_2 = P_2 * 1670,32 Agora, podemos calcular o trabalho líquido do ciclo: W_liq = Q_in - Q_out O calor transferido para o meio durante o processo de exaustão pode ser calculado utilizando a equação: Q_out = m * CP * (T_4 - T_3) Onde: CP = calor específico do ar a pressão constante (1,005 kJ/kg.K) T_3 = temperatura no início do processo de exaustão (igual à temperatura no final do processo de compressão) T_4 = temperatura no final do processo de exaustão Assim, temos: Q_out = m * CP * (T_4 - T_3) Q_out = 42,15 * 1,005 * (T_4 - 288) Substituindo os valores de Q_in e Q_out na equação do trabalho líquido do ciclo, temos: W_liq = Q_in - Q_out W_liq = 1800 - 42,15 * 1,005 * (T_4 - 288) Substituindo o valor de T_2 na equação acima, temos: W_liq = 1800 - 42,15 * 1,005 * (T_4 - 288) W_liq = 1800 - 42,15 * 1,005 * (P_2 * 1670,32 - 288) Não foi informado o valor da pressão no final do processo de compressão (P_2), portanto não é possível calcular o trabalho líquido do ciclo.