tema 3_ciclos termodinámicos
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ciclos termodinamicosTRANSCRIPT
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MCIA
Tema 3:CICLOS TERMODINMICOS
1. Expresiones / nomenclatura2. Ciclo Otto3. Ciclo Otto sobrealimentado4. Ciclo diesel5. Ciclo diesel sobrealimentado
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En un ciclo con aire estndar, el aire es considerado como ungas ideal, por lo que las siguientes relaciones de gas idealpueden ser utilizadas:
Expresiones / nomenclatura
)1/()( cerrado sistemaun en coisoentropi o trabaj)1/()(
coisoentropi proceso constantecoisoentropi proceso constante
coisoentropi proceso constante
12
112221
/)1(
1
kTTRkvPvPw
TPTvPv
dTcdudTcdh
RTPmRTPV
RTpv
kk
k
kv
p
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
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Expresiones / nomenclatura
sonido del velocidadkRTc =donde:
vp
vp
cckcc
u
h
m
TRv
VP
/sespecfico calores,
especfica interna energaespecfica entalpa
densidadcilindro elen gas del masa
atemperaturgas del constante
gas del especificovolumen cilindro elen volumen
cilindro elen gas delpresin
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
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Expresiones / nomenclatura
sonido del velocidadespecfico trabajo
=
=
c
w
Adicionalmente, las siguientes variables sern utilizadas en elpresente tema para llevar a cabo el anlisis del ciclo:
compresin derelacin ecombustibl del calorficopoder
calor de flujocicloun por calor de ciatransferen
masa de unidadpor calor de flujocicloun por y masa de unidadpor calor de ciatrasnferen
msico caudal
dosado
.
.
.
=
=
=
=
=
=
=
=
c
HV
r
QQQq
qm
AF
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Expresiones / nomenclatura
combustin la de eficienciapotencia
cicloun por trabajo
c
.
=
=
=
W
W
Los subndices que se utilizarn en el presente tema son lossiguientes:
gases los todosde mezclaescape
ecombustiblaire
=
=
=
=
m
ex
fa
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Ciclo Otto
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Ciclo OttoProceso 6 1: admisin del aire a presin constantevlvula de admisin abierta y vlvula de escape cerrada
oP
Proceso 1 2 : carrera de compresin isoentropicaTodas las vlvulas estn cerradas
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Ciclo OttoProceso 2 3: entrada de calor a volumen constante(combustin)Todas las vlvulas estn cerradas
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Ciclo OttoProceso 3 4: carrera de expansinTodas las vlvulas estn cerradas
Proceso 4 - 5: rechazo de calor a volumen constantevlvula de escape abierta y vlvula de admisin cerrada
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Ciclo OttoProceso 5 6: carrera de escape a presin constantevlvula de escape abierta y vlvula de admisin cerrada
oP
Eficiencia trmica del ciclo Otto:
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Ciclo Otto sobrealimentado
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Ciclo Otto sobrealimentado
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El trabajo hecho durante la carrera de admisin, es el siguiente:
donde Vd es el volumen desplazado.
El trabajo hecho durante la carrera de escape, donde la presin escerca de la atmosfrica, es la siguiente:
El trabajo neto indicado de la bomba para el ciclo a media carga, es elsiguiente:
La presin media efectiva de la bomba, se puede expresar de lasiguiente manera:
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Ciclo diesel
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Ciclo diesel
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Proceso 6 1: admisin del aire a presin constantevlvula de admisin abierta y vlvula de escape cerrada
Proceso 1 2 : carrera de compresin isoentropicaTodas las vlvulas estn cerradas
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Ciclo diesel
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Proceso 2 3: entrada de calor a presin constante(combustin)Todas las vlvulas estn cerradas
El cambio de volumen que ocurre durante la combustin, se daa travs del siguiente ratio:
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Ciclo diesel
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Proceso 3 4: carrera de expansinTodas las vlvulas estn cerradas
Proceso 4 - 5: rechazo de calor a volumen constantevlvula de escape abierta y vlvula de admisin cerrada
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Ciclo diesel
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Proceso 5 6: carrera de escape a presin constantevlvula de escape abierta y vlvula de admisin cerrada
Eficiencia del ciclo diesel
o bien
donde
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Ejercicio
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3.6. Un motor CI opera bajo un ciclo diesel con aire estndar,tiene las siguientes condiciones en el cilindro al inicio de lacompresin: 65 C y 130 kPa. El dosado equivalente es de 0.8,con una eficiencia de la combustin de 0.98. Tiene una relacinde compresin de 19.
Calcular:a) La temperatura en cada uno de los estados del ciclo [C]b) La presin en cada uno de los estados del ciclo [kPa]c) Cutoff ratio