Motor De Combustion Interna

MOTOR Y GASES AIRE COMBUSTIBLE

D=22cm Pa=1 kg⁄〖cm〗^2 Tipo=Gasolina

L=20cm Ta=30°C PCI= 10200kcal⁄kg

n=1600rpm Cp=0.24kcal⁄(kg.k) At=15.2

i=1 Cv=0.17kcal⁄(kg.k)

Qp=-2.5 kcal R=29.27(kg.m)⁄(kg.k)

K=1.4

PROBLEMA TIPO 1A

Calcular:

1.- Las condiciones termodinámicas para todos los puntos importantes del ciclo, tabulando los resultados en las siguientes unidades: v (cm3), P (kg/cm2), T (k) y m (g).

2.- Los trabajos realizados en cada fase así como el trabajo total de cada ciclo, en (kg.m)

3.-El calor suministrado “Qs” (kcal), el perdido “Qp” (kcal) y el útil “Qu” (kcal y kg.m), Sabiendo que J=427kg.m/kcal (equivalente mecánico del calor).

4.- La potencia teórica del motor “Nt” (Cv y Kw).

5.- La eficiencia termodinámica “ᶯt” del ciclo (por tres formulas: temperaturas. Calores y relación de compresión).

SOLUCION (VALORES EN LA ADMISION)

V_a=(π(22cm)^2 (20cm))/4=7602.6542〖cm〗^3 Ta=303°K Pa= 1 kg⁄〖cm〗^2

m_a=((1 kg⁄〖cm〗^2 )(7602.6542〖cm〗^3 ))/((2927 (kg.m)⁄(kg.k))(303K))=8.5723x10^(-3) kg

Cc=(8.5723x10^(-3) Kg)/15.2=5.6396x10^(-4) kg

CALORES

Q_s=5.6396x10^(-4) kg×10200 kcal⁄kg=5.7523kcal

Q_u=Q_s+Q_p=5.7523kcal+(-2.5 kcal)=3.2523kcal

η_t=Q_u/Q_s =3.2523kcal/5.7323kcal=0.5653*100=56.53%

rc=√(1.4-1&1/(1-0.5653))=8.0264

VOLUMEN PARA LOS DISTINTOS PUNTOS

V_c=V_a/(r_c-1)=(7602.6542〖cm〗^3)/(8.0264-1)=1082.0127cm^3

V_2=V_a+V_c=7602.6542〖cm〗^3+1082.0127cm^3=8684.6669cm^3

V_1=V_c=V_3=V_4=1082.0127cm^3 V_5=V_2=8684.6669cm^3

PRESIONES

P_a=P_1=P_(2 )=1 kg⁄〖cm〗^2

P_3=P_2 〖r_c〗^k=(1 kg⁄〖cm〗^2 )(8.0264)^1.4=18.4641 kg⁄〖cm〗^2

P_4=P_3 (T_4/T_3 )=18.4641 kg⁄〖cm〗^2 ((4152.5052 K)/(697.0291 K))=109.9986 kg⁄〖cm〗^2

P_5=P_4 (V_4/V_5 )^k=109.9986 kg⁄〖cm〗^2 ((1082.0127cm^3)/(8684.6669cm^3 ) )^1.4=5.9574 kg⁄〖cm〗^2

TEMPERATURAS

T_a=T_1=T_2=303 °k

T_3=T_2 (r_c )^(k-1)=303°K(8.0264)^(1.4-1)=697.0291°K

T_4=(Q_s/(m_3 Cv)) +T_3=(5.7523kcal/(9.7923x10^(-3) kg(0.17 kcal⁄(kg.k)))) +697.0291°K=4152.5052°K

T_5=T_4 (V_4/V_5 )^(k-1)=4152.5052°K((1082.0127cm^3)/(8684.6669cm^3 ) )^(1.4-1)=1805.1024°K

MASAS

m_1=m_a/(r_c-1)=(8.5723x10^(-3) kg)/(8.0264-1)=1.2200x10^(-3) kg

m_2 〖=m〗_a 〖+m〗_1=8.5723x10^(-3) kg+1.2200x10^(-3) kg=9.7923x10^(-3) kg

m_3=m_2=m_4=m_5=9.7923x10^(-3) kg

TRABAJOS

W_(1-2)=P_1 (V_2-V_1 )=1 kg⁄〖cm〗^2 (8684.6669cm^3-1082.0127cm^3 )=7602.6542kg.cm

W_(2-3)=(m_2 R)/(1-k) (T_3-T_2 )=(9.7923x10^(-3) kg(29.27 (kg.m)⁄(kg.k)))/(1-1.4) (697.0291°K-303°K)=-282.3421kg.m

W_(3-4)=0

W_(4-5)=(m_5 R)/(1-k) (T_5-T_4 )=(9.7923x10^(-3) kg(29.27 (kg.m)⁄(kg.k)))/(1-1.4) (1805.1024°K-4152.5052°K)=1682.0351kg.m

W_(5-2)=0

W_(2-1)=P_2 (V_1-V_2 )=1 kg⁄〖cm〗^2 (1082.0127cm^3-8684.6669cm^3 )=-7602.6542kg.cm

W_u=76.0265-282.3421+1682.0351-76.0265=1399.693kg.m

POTENCIA TEORICA

N_t=(W_u × n)/(2×60×75)=(1399.693kg.m × 1600rpm)/9000=248.8343 CV

N_t=248.8343 CV/1.36=182.9663Kw

EFICIENCIA TERMICA

η_t=1-T_2/T_3 =1-303K/697.0291K=0.5653*100=56.53%

η_t=1-1/(r_c^(k-1) )=1/(8.0264^(1.4-1) )=0.5653*100=56.53%

η_t=Q_u/Q_s =3.2523kcal/5.7323kcal=0.5653*100=56.53%

TABLAS DE RESULTADOS

TABLA1: CONDICIONES TERMODINAMICAS PARA CADA PUNTO

PUNTO VOLUMEN (cm3) PRESION( kg/cm2) TEMPERATURA (°K) MASA(g)

1 1082.0127 1 303 1.22

2 8684.6669 1 303 9.7923

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