CUESTIONARIO FINAL MOTORES T+ëRMICOS

CUESTIONARIO FINAL MOTORES TÉRMICOSGERMÁN JUNIOR DÍAZ DONADO Profesor Ing. IVÁN CANEVA RINCÓN UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO FACULTA DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA IX SEMESTRE MOTORES TÉRMICOS BARRANQUILLA 2010 718 KJ Kg  K Reemplazando los datos suministrados por el problema y este valor en la ecuación 1 se tiene que la variación de temperatura del aire en el proceso es: . Entonces mCV T  Q  W  T  Q W (1) mCV De la ecuación 1 se sabe que: @ Tamb  27 C  CV  0.MCI ALTERNATIVOS 1. Determinar la variación de la temperatura del aire del proceso despreciándose la dependencia de la capacidad calorífica respecto de la temperatura. Durante el proceso de expansión con un suministro de 120 kJ de calor. 1 Kg de aire efectúa un trabajo de 90 kJ. m  1Kg aire Q  120 KJ W  90 KJ T  ? Q  120 KJ Figura 1. Esquema del problema DATOS: Q = 120 KJ M = 1Kg (aire) W = -90 KJ (Porque el trabajo es efectuado por el sistema) ∆T =? De la primera ley de la termodinámica se tiene lo siguiente: Q  W  U Pero U  mC V T . es el rendimiento indicado.45 x 42000 kJ/kg =18900 kJ/kg 4. i = Li / Hu Despejando Li Li = i x Hu Li = 0. Li. Determinar el trabajo que se puede obtener al utilizarlo en un motor térmico con rendimiento del 45%. es el trabajo indicado. . 5.718 KJ Kg  K    T  41. calor del combustible que podría desprenderse de la combustión completa. 3. El poder calorífico del combustible para motor diesel es de 42000 kJ/kg.T  120   90 KJ 1Kg  0.78 K 2. Hu. Solución: De la ecuación 33 de conferencia motores de automóvil y de tractores: i = Li / Hu Donde i. La mezcla se quema a volumen constante desprendiendo 400kJ de calor por 1kg de ella.6. en el cilindro al final de la combustión sin tenerse en cuenta la dependencia de la capacidad calorífica respecto de la temperatura. Considere que los productos de la combustión poseen las propiedades del aire. T. q  w  u Donde el trabajo realizado por el sistema es cero.  q  u Significa que la transferencia de calor por unidad de masa es igual al cambio específico de energía interna dentro del sistema .6Mpa y la temperatura es de 370ºC. puesto que el proceso se realiza a volumen constante. al final de la compresión la presión absoluta es 1. Aplicando la Primera Ley de la Termodinámica. Esquema del proceso Solución. Determine p. El proceso se desarrolla en un sistema. v. P2  ? T2  ? V2  ? P1  1. En el cilindro de un motor de combustión interna.6MPa T1  370 C 400KJ Figura 2. 6  1.K Despreciando la variación de este valor en el proceso: u  cv T  400kJ / kg  T  400kJ / kg  479.6 K  1122 .6 K Aplicando la ecuación de estado para gases ideales: PV  nRu T .6Mpa  2.834kJ / kg.6Mpa T1  643K De las tablas de propiedades del aire.834 kJ / kg.K Se tiene que la temperatura final es: T2  T1  T  643 K  479 . se tiene que: A la temperatura de 900K cv  0.6 K 0. como V=const Ru : es la constante universal de los gases Se tiene que: P  const T P1 P2  T1 T2  P2  T2 Pv  RT P1 1122.79Mpa T1 643 .Esto es: q  u  400kJ / kg El estado inicial es: P1  1. Considérese constante la capacidad calorífica del aire.840 kJ PV=RmT P1 V1= R m T1 P V= R m T1 P2 V2 = R m T2 = 84.K 643 K  v  0.115 m 3 / kg 1600 kPa v   7.874 . que tiene una temperatura de 20°c.84. de aire. para el aire RT P 0.2870 kPa.134 kJ P2 V= R m T2 = 89.287 kJ/kg K m = 1kg T2 = 2T1 = (20°c) (2) = 40°c Cp= 1. 2= T2 /T1 R= 0.005kj / kg .134 Q = 25.R : es la constante del gas R  0.K . Q = Cpm (ΔT) +P (ΔV) = Cpm (ΔT) +PV2 – PV1= Cpm (ΔT) +PV2 – PV Q = 1. para que su volumen a presión constante aumente dos veces? Determinar la temperatura del aire al final del proceso.874 kJ 8.2870kJ / kg. ¿Qué cantidad de calor hay que suministrar a 1 Kg.005 (1) (20) + 89.m 3 / kg. que tiene una temperatura T1= 20°c.21 MPa 3 S a) b) Figura 3.21 MPa V1  ? T 1 P  0.8 MPa W ? U  ? T2  ? P2  0. el trabajo del proceso y la variación de la energía del gas. y la presión P1 = 0.21 determinar los parámetros de estado final del proceso de expansión. a) Esquema del proceso. m  1Kg aire T1  20C P1  0. b) Diagrama TS del aire Datos: m=1Kg T1=20ªC P1=0. Entonces W  U .8 Mpa.8Mpa P2=0. Q = 0.9. hasta la presión p2= 0.8 MPa 1 Q0 V2  ? 4 2 P2  0. Se expande adiabáticamente 1 kg de aire.21Mpa Determinar: Parámetros de estado final del proceso de expansión w=? Variación de la energia del gas=? De la primera ley de la termodinámica: Q  W  U Pero como es un proceso adiabático. 8  Entonces de aquí se tiene que @ So2 1.877 K De la primera ley .314 KJ RU Kmol K R  M aire 28.287 KJ  Kg K    0.295 KJ Kg K  ln  0. y siguiendo la figura _b es: P  s  s 2o  s1o  R ln  2  (1)  P1  Pero al ser este un proceso isentrópico.679 KJ Kg K s 2o  1.287 KJ Kg K Entonces.295 kj /kg K  T2 = 199.El cambio de entropía en un gas ideal.97 Kg Kmol  R  0.679 kj / kg K Reemplazando en la ecuación 2: s 2o  1.15 K So1 = 1. la entropía estándar en el estado 1 es (tablas del aire): @ T1 = 293.21    0. se despeja de la ecuación 1 So2 P  s 2o  s1o  R ln  2  (2)  P1  Tenemos que P1 = 0.15 K Y además PV  mRT Pero 8. s  0 Como se conoce el estado 1.8Mpa = 800kpa P2 = 0.21Mpa = 210kpa Para un gas ideal tenemos que se cumple que: T1 = 20 °C= 293. 105m 3 1Kg  0.684 KJ Ahora bien.273m 3 .877 K  u2 = 142.287 KPa Kg K 199.877K   210KPa  0. los volúmenes 1 y 2 del sistema están dados por la ecuación de los gases ideales: PV  mRT mRT V  P mRT  V1   P mRT  V2   P 10.287 KPa Kg K 293.474 kj/kg Entonces el trabajo realizado que es equivalente a la variación de energía interna del sistema es: W  U  1Kg 209.158  142.158 kj/kg @T2 = 199.15K   800KPa  0.474 KJ Kg W  U  66.W  U  mu 2  u1  Donde: @T1 = 293.15 K  u1= 209. 1Kg  0.