CICLOS MOTORES A GÁS. Notas de Aula. Prof. Dr. Silvio de Oliveira Júnior

Transcrição

1 CICLOS MOORES A GÁS Notas de Aula Prof. Dr. Silio de Olieira Júnior 00

2 CICLO DE CARNO

3 CICLO REAL E IDEAL DE IGNIÇÃO POR FAÍSCA

4 CICLO OO processos a olume constante q u u C ( ) q u u C ( ) processos isentrópicos w u u w u u RENDIMENO ÉRMICO Como: e q q ciclo η

5 Assim: η ciclo r Com r max min r relação de compressão C p C CICLO DIESEL processo isobárico w p ( ) q w u u q h h (processo isobárico)

6 processo a olume constante q processos isentrópicos ( ) u u C DIAGRAMAS P- e -s do CICLO DIESEL

7 RENDIMENO ÉRMICO Introduzindo em-se: Com ( ) ( ) C C q q p ciclo η ( ) ciclo η V V r c ( ) c c ciclo r r r η r

8 Faixa de relações de compressão típicas para motores a gasolina r c (Otto) r c r c r c Faixa de relações de compressão típicas para motores Diesel RENDIMENOS DOS CICLOS OO E DIESEL (,)

9 CICLO BRAYON

10 Processos do Ciclo Brayton Ciclo Ideal: compressão isentrópica (CP) troca de calor isobárica expansão isentrópica (G) troca de calor isobárica Balanços de Energia Compressor: W c m g (h h ) Câmara de combustão: Q h m g (h h ) m g C p ( ) urbina: W t m g (h h ) rocador de calor: Q l m g (h h ) m g C p ( )

11 RENDIMENO ÉRMICO Para compressão Para expansão, com p p e p p P P P P ( ) th P P / η P P β ( ) th / β η Q Q H l th η η th

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13 CICLO BRAYON COM REGENERAÇÃO w ciclo (h h ) (h h ) C p [ + ] q H (h h x ) C p ( x ) para η reg 00%, x ( ) cte C h h h h p x x reg η ( ) cte C h h h h p x x reg η

14 q H C p ( ), ou seja, q H w t URBINA A GÁS COM REGENERAÇÃO ( ) ( ) p p P P C C η

15 DIAGRAMA -S DE CICLO BRAYON COM REGENERAÇÃO

16 URBINA A GÁS COM DOIS ESÁGIOS DE COMPRESSÃO COM RESFRIAMENO INERMEDIÁRIO, DOIS ESÁGIOS DE EXPANSÃO COM REAQUECIMENO E REGENERAÇÃO

17 CICLOS DE CARNO, SIRLING E ERICSSON.

18 COMPONENES BÁSICOS DE UM URBO JAO

19 APLICAÇÕES PARA CICLOS MOORES A GÁS ) Um ciclo Otto ideal tem uma relação de compressão de 8. No começo do processo de compressão o ar está a 00 Pa e 7 C. São transferidos 800 J/g para o ar durante o processo de transferência de calor a olume constante. Leando em conta a ariação dos calores específicos do ar com a temperatura, determine: a) a temperatura e pressão máximas atingidas durante o ciclo; b) o trabalho líquido realizado; c) a eficiência térmica do ciclo; d) a pressão média efetia para o ciclo. ) Um motor de motocicleta de dois tempos tem 50 cm de cilindrada e opera a 000 rpm. Para uma relação de compressão de 8:, qual é a eficiência e potência desenolida pelo ciclo padrão a ar (em W), considerando que ao final do processo de expansão a pressão no interior do cilindro é de 50 Pa. ) No começo do processo de compressão de um ciclo Diesel padrão a ar, operando com uma relação de compressão de 8, a temperatura é de 00 K e a pressão é 0, MPa. A relação r c é igual a. Determine: a) a temperatura e pressão no final de cada processo do ciclo; b) o rendimento térmico; c) a pressão média efetia. ) Considere um ciclo ideal de Brayton operando com ar que entra no compressor a 00 Pa e 00 K, com uma azão de 5 m /s. a relação de pressões do compressor é 0. A temperatura de entrada na turbina é 00 K. Determine: a) a eficiência térmica do ciclo; b) a relação entre o trabalho produzido pela turbina e consumido pelo compressor; c) a potência líquida gerada pelo ciclo em W. 5) Determine a relação de pressão do compressor de um ciclo Brayton ideal, por unidade de azão mássica, para maximizar o trabalho líquido produzido pelo ciclo, se são fixados o estado na entrada do compressor e a temperatura na entrada da turbina. 6) Calcule o noo alor da eficiência do ciclo descrito no Exercício, quando se utiliza um regenerador com efetiidade 80 %. 7) Retome o Exercício e considere que o ar entra no compressor, a 00 Pa e 00K, e seja comprimido até 000 Pa. A temperatura na entrada do primeiro estágio da turbina é 00 K, sendo a expansão isentrópica nos dois estágios, com reaquecimento isobárico a 00 Pa. Determine a eficiência térmica do ciclo, admitindo a incorporação de um regenerador com efetiidade 00 %. 8) Ar entra num compressor de um ciclo Brayton a 00 Pa e 00 K, com uma azão mássica de 5,807 g/s. A relação de pressão total do compressor de duplo estágio, assim como a relação de pressão total da turbina de duplo estágio é 0. O reaquecedor e o resfriador intermediário operam a 00 Pa. A temperatura na entrada dos dois estágios da turbina é 00 K, a temperatura na entrada do segundo estágio do compressor é 00 K, e a efetiidade do regenerador é 80 %. Determine: a) a eficiência térmica do ciclo; b) a relação entre o trabalho produzido pela turbina e consumido pelo compressor; c) a potência líquida produzida pelo ciclo, em W.

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