Problemas sobre ciclos teóricos

Problema1.- Un motor Diesel sobrealimentado con turbocompresor, con una turbina isobárica,

La presión máxima a la salida del compresor no debe superar 1,6 bar. Considerar que la

temperatura a la entrada de la turbina es 600 ºC y que la condiciones a la entrada del compresor

son pl=1 bar y Tl=300 K. Asumiendo que el trabajo del motor se puede modelar como un ciclo

termodinámico de un motor sobrealimentado con suministro mixto de calor, en el cual el

exponente adiabático k=1,3, R=0,287 kJ/(kg.K) y que los procesos en el turbo son

isoentrópicos. Asumir que durante el suministro de calor el 30% se suministra a volumen

constante y el resto a presión constante, considerar también que el poder calorífico inferior del

combustible es 42500 kJ/kg y que las pérdidas de calor de la combustión son 30%. Calcular:

a) Las condiciones de presión y temperatura en todos los puntos del ciclo termodinámico

teórico.

b) La eficiencia termodinámica del ciclo teórico.

c) La presión media del ciclo termodinámico.

d) Los coeficientes 𝜌 y 𝜆.

Problema 2. Un motor “cuadrado”, Diesel, de 4 cilindros, tiene una cilindrada de 1,2 litros y

su relación de compresión es 20:1. Sabiendo que la combustión termina 25° después del PMS

y la relación λ=R/L=0,3. Calcular la eficiencia termodinámica del ciclo teórico, asumiendo que

se lo puede modelar como un ciclo con suministro de calor a presión constante (k=1,3).

Problema 3.- Un motor encendido por chispa de dos tiempos, dos cilindros, funciona a 5000

rpm y la velocidad media del pistón es de 10,5 m/s. Si el diámetro del cilindro es 75 mm, y las

relaciones de compresión geométrica y real son 8 y 6,5, respectivamente, determine el volumen

total perdido por efecto de las lumbreras, en centímetros cúbicos.

Problema 4. En un motor de encendido por chispa, se recicla (se vuelve a introducir al motor)

una parte de los gases de escape con el objeto de reducir la máxima temperatura de combustión

y, por lo tanto, la emisión de NOx (sistema EGR). Calcular la reducción de la máxima

temperatura Tz cuando la fracción másica de gases residuales (con relación al aire) aumenta de

10% (valor considerado normal) a 30%. Asumir que la combustión ocurre en el PMS, a

volumen constante, y sin pérdidas de calor. Las condiciones al final de la compresión, para

ambos casos, son Tc=615 K, pc= 14 bar y vc =0,13 m3/kg. Considerar que la mezcla aire

combustible es estequiométrica, la relación estequiométrica l0 = 15/1 kg/kg, el poder calorífico

inferior del combustible Hu=42 MJ/kg, pa=1bar y Ta=310 K.