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EJEMPLO 1 :Calcular el ciclo de trabajo de un motor de carburador predestinado para instalarlo en un coche de turismo.A partir de los datos de cálculo, determinar las principales dimensiones del motor y supuesto rendimiento económicoDATOS :
Los parámetros iniciales son: 1. Cálculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible: - potencia nominal (Ne), kW = 80
520068.5 tambien la cantidad teorica necesaria de aire se calcula asi :0.9
c = 0.885H = 0.145
0.08 se comprueba mediante : poder calorifico inferior 44 MJ/kg
2. la cantidad real de aire que participa en la combustion de un 1 kg de combustible para α = 0.9 es:
l = 13.46
3.- la cantidad total de mezcla fresca es :
4.- calculo de la cantidad de cada uno de los componentes de los productos de combustion asumimos que k = 0.5
- velocidad en rpm = - # de cilindros (i) = - relación de compresión (ԑ) = - coeficiente de exceso de aire(α) = - gasolina A- 93 :
𝑙_0 = 1/0.23 ( 8/3 C + 8H - 𝑜_𝑐) 𝑙_0
=
𝑂_𝑐 =
𝐿_0= 1/0.209(𝐶/12 + 𝐻/4 − 𝑂_𝑐/32)
𝐿_0 =
𝑙_0 = 𝑢_𝑎 . 𝐿_0 = 28.97. _0𝐿 𝐿_0
=
α = 𝑙/𝑙_0 𝐺_1=1+ α.𝑙_0 𝐺_1 =
𝑀_1 = 1/𝑢_𝑐 + α.𝐿_0𝑢_𝑐 : masa molecular del
combustible
𝑀_1=
𝑀_(𝐶𝑂 )=0.42 (1− α)/(1+𝐾) 𝐿_0𝑀_( 〖𝐶𝑂〗 _2 )=𝐶/12 - 𝑀_𝐶𝑂𝑀_(𝐻_2 )= K𝑀_𝐶𝑂𝑀_(𝐻_2 𝑂)= 𝐻/2 − 𝑀_(𝐻_2 )𝑀_(𝑁_2 )=0.
79 α 𝐿_0
𝑀_𝐶𝑂=
𝑀_( 〖𝐶𝑂〗_2 )=𝑀_(𝐻_2 )=𝑀_(𝐻_2 𝑂)=
𝑀_(𝑁_2 )=
Calcular el ciclo de trabajo de un motor de carburador predestinado para instalarlo en un coche de turismo.A partir de los datos de cálculo, determinar las principales dimensiones del motor y supuesto rendimiento económico
1. Cálculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible: 5.- Parametros del proceso de admisión :Datos :
14.96 kg DT = 15 °C
1050 ktambien la cantidad teorica necesaria de aire se calcula asi :
presion de los gases residuales 0.120.51435407 kmol
coeficiente sumario 3
velocidad de carga 90 m/s0.516 kmol
2. la cantidad real de aire que participa en la combustion de un 1 kg de combustible para α = 0.9 es:
kg ó L= 0.4646
3.- la cantidad total de mezcla fresca es :
14.46 kg
0.47342 kmol
4.- calculo de la cantidad de cada uno de los componentes de los productos de combustion
0.014456 kmol por lo tanto la cantidad total es : 6.- Parametros del proceso de compresión0.510822 kmol exponente politropico de compresion
0.05679427 kmolel incremento de volumen es : - cálculo de la presion al final de la compresión :
0.00722787 kmolDn 0.037402 kmol
0.06527213 kmol - temperatura final de la compresión :el coeficiente teórico de variacion molecular es :
0.36707238 kmol1.08
temperatura de los gases residuales
𝑙_0 =
𝐿_0 =
𝐿_0 =
α = 𝐿/𝐿_0 𝐺_1 =
𝑀_1=
𝑀_𝐶𝑂=
𝑀_( 〖𝐶𝑂〗_2 )=𝑀_(𝐻_2 )=𝑀_(𝐻_2 𝑂)=
𝑀_(𝑁_2 )=
𝑀_2=
𝑢_0= 𝑀_2/𝑀_1 =
𝑇_𝑟𝑃_𝑟 = b^2 + x =
𝜔_𝑎𝑑=
𝑃_𝑎= _𝑃 0- (β^2- x)〖𝜔 _𝑎𝑑 〗 ^2/2.ρ_0.〖 10 〗 ^(−6) =
𝑇_𝑎 = (𝑇_0+Δ𝑇+ 𝑌_𝑟. _𝑇 𝑟)/(1+ _𝑌 𝑟 ) =
𝑛_𝑣= /(ԑ ԑ −1).𝑃_𝑎/𝑃_0 𝑇_0/( _𝑇 𝑎 (1+𝑌_𝑟)) =
𝑃_𝑐= _𝑃 𝑎. ^ԑ(𝑛_1 ) =
𝑇_𝑐=𝑇_𝑎. ^ԑ(𝑛_1−1) =
Parametros del proceso de admisión : 7. parametros al final del proceso de combustion
0.1 Mpa coeficiente de variacion molecular : 288 K 1.075
Mpa la densidad de carga en la admision : el calor no desprendido por combustion incompleta para
28.96
1.209 la ecuacion de combustion para motores de carburador, para
presion al final de la admision : 0.085 Mpa
asumimos que : 0.85coeficiente de gases residuales :
la energía interna al inal de la compresion es:0.06
la temperatura al final de la admision se calcula asi :asuminedo que ϕ = 1
adoptamos que el calor especifico de la mezcla fresca es igual al calor especific del aire343.436 k para t = 443 °C
el rendimiento volumetrico se calcula por : ucv t = lt= 0
0.7668entonces :
6.- Parametros del proceso de compresiónexponente politropico de compresion 1.34 La energía interna de 1 mol de productos de la combustion
cálculo de la presion al final de la compresión :1.501 Mpa
calor especifico de los productos de la combustión temperatura final de la compresión :
el calor especifico de la mezcla es igual a la suma que resulta de multiplicar710.964 k los calores específicos de cada uno de los productos de la combustión siendo :
0.9
de la tabla 6 . E calor específico de los gases son :
kg/m3
α =
𝑃_𝑘 = _𝑃 0= 𝑇_0
=
ρ_0= 𝑃_0/(𝑅 𝑇_0 ) ;
𝑅_𝑎= 8314/𝑢_(𝑎 ) ; 𝑢_𝑎= ρ_0=
𝑃_𝑎= _𝑃 0- (β^2- x)〖𝜔 _𝑎𝑑 〗 ^2/2.ρ_0.〖 10 〗 ^(−6) =
𝑌_𝑟 = (𝑇_0+ Δ𝑇)/𝑇𝑟.𝑃_𝑟/( .ԑ _𝑃 𝑎− _𝑃 𝑟 ) =
𝑇_𝑎 = (𝑇_0+Δ𝑇+ 𝑌_𝑟. _𝑇 𝑟)/(1+ _𝑌 𝑟 ) =
𝑛_𝑣= /(ԑ ԑ −1).𝑃_𝑎/𝑃_0 𝑇_0/( _𝑇 𝑎 (1+𝑌_𝑟)) = 𝑛_1 =
𝑃_𝑐= _𝑃 𝑎. ^ԑ(𝑛_1 ) =
𝑇_𝑐=𝑇_𝑎. ^ԑ(𝑛_1−1) =
𝑢_𝑟= (𝑀_0+𝑌_𝑟. _𝑀 1)/(_𝑀 1 (1+ _𝑌 𝑟)) = (𝑢_0+ _𝑌 𝑟)/(1+ _𝑌 𝑟 ) = ( 〖∆ 〗𝐻 _𝑢)quim = 114.〖 10〗 ^6 (1- α)𝐿_0 =
(ξ_ [ _ −𝑧 𝐻 𝑢 ∆〖 𝐻〗 _ ]"𝑢 𝑞𝑢𝑖𝑚 " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖𝑈 〗 _𝐶)/(1+ _𝑌 𝑟 ) = 𝑢_𝑟 〖𝑈′′〗 _𝑧ξ_𝑧=𝑈_𝑐= 〖 (𝑢𝑐𝑣) 〗_𝑐 𝑡_𝑐〖𝑢𝑐𝑣〗 _𝑐 :𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎
en kJ/mol°c
𝑈_𝑐 =
′′〖𝑈 〗 _𝑐= 〖 (𝑢𝑐𝑣) 〗 _𝑐′′𝑡_𝑐〖 (𝑢𝑐𝑣)′′ 〗 _𝑐 :
𝑟_𝑐𝑜 =𝑟_( 〖𝑐𝑜〗 _2 ) = 𝑟_(𝐻_2 ) = 𝑟_(𝐻_2 𝑂) =𝑟_(𝑁_2 ) =
CO 26.61135.52
20.89927.02221.302
〖𝐶𝑂〗 _2𝐻_2𝐻_2 𝑂𝑁_2
7. parametros al final del proceso de combustion 8 parámetros del proceso de expansión
exponente politropico de expansion
la presión al final de la expansion es :el calor no desprendido por combustion incompleta para α <1
5.886 MJ/kmol la temperatura al final de la expansion:
la ecuacion de combustion para motores de carburador, para α <1
9. la presión media indicada del ciclo :
la energía interna al inal de la compresion es:1.01978832
consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es 0.97 entonces la presión media indicada real será :
adoptamos que el calor especifico de la mezcla fresca es igual al calor especific del aire0.9892
21.63 kJ/kmol.°C
9582.09 kJ/kmol
La energía interna de 1 mol de productos de la combustion
calor especifico de los productos de la combustión
el calor especifico de la mezcla es igual a la suma que resulta de multiplicarlos calores específicos de cada uno de los productos de la combustión siendo :
0.028 23.7550.1110.014 la energía interna de los productos para t = 443°C
0.1280.719 10523.628 Kj/kmol
de la tabla 6 . E calor específico de los gases son :remplazando en la ecuación :
( 〖∆ 〗𝐻 _𝑢)quim = 114.〖 10〗 ^6 (1- α)𝐿_0 =
(ξ_ [ _ −𝑧 𝐻 𝑢 ∆〖 𝐻〗 _ ]"𝑢 𝑞𝑢𝑖𝑚 " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖𝑈 〗 _𝐶)/(1+ _𝑌 𝑟 ) = 𝑢_𝑟 〖𝑈′′〗 _𝑧
〖𝑢𝑐𝑣〗 _𝑐 :𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 en kJ/mol°c
𝑈_𝑐 =
𝑟_( 〖𝑐𝑜〗 _2 ) = 𝑟_(𝐻_2 𝑂) =
〖 (𝑢𝑐𝑣)′′ 〗 _𝑐 =
′〖𝑈′〗 _𝐶=
𝑛_2 =
𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2 ) =
𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2−1) =
( 〖𝑃𝑖 ) 〗 _𝑎𝑛= 𝑃_𝑎 ^𝑛1/( −1)[𝑞/(𝑛_2−1) ԑ ԑ(1−1/ ^(𝑛_2−1) )−1/(𝑛_1−1)ԑ (1−1/ԑ^( _𝑛 1−1) )]( 〖𝑃𝑖 ) 〗_𝑎𝑛=
𝜙_𝑖 = 𝑝_𝑖=
74367.1451
por lo tanto :69196
asumamos que :2300 °C
en la tabla 9 hallamos el valor de la energía interna de los productos de la combustionpara α= 0.9 2300
67213 kJ/kmol
determinemos para 2400 en la tabla 9 :
70 543 > 68600 kJ/kmol
el valor buscado para el valor obtenido 68600 kJ/kmol se encuentra entrela gama de temperaturas de 2300 y 2400 °C
por lo tanto :2372 °C
T 2615 k
la presion para el final de la combustion es :
5.934 Mpa
el grado de elevacion de la presion es (q):
3.95
presión máxima del ciclo :5.04 Mpa
(ξ_ [ _ −𝑧 𝐻 𝑢 ∆〖 𝐻〗 _ ]"𝑢 𝑞𝑢𝑖𝑚 " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖𝑈 〗 _𝐶)/(1+ _𝑌 𝑟 ) = 𝑢_𝑟 〖𝑈′′〗 _𝑧 =𝑢_𝑟 ′′〖𝑈 〗_𝑧′〖𝑈
′〗 _𝐶=
𝑡_𝑧=
y 𝑡_𝑧 =〖𝑈´´ 〗 _𝑧= 〖𝑈´´ 〗 _𝑧𝑡_𝑧 =
〖𝑈´´ 〗 _𝑧=
𝑡_𝑧=
𝑃_𝑧= 𝑢_𝑟.𝑇_𝑧/𝑇𝑐.𝑃 =𝑐
q = 𝑝_𝑧/𝑝_𝑐 ′〖𝑃
′〗 _𝑍=0.85𝑃_𝑍=
10 Parámetros principales del ciclo. La fración de la presión indicada que se gasta en vencer la fricción y accionar los mecanismos auxiliares se determina
8 parámetros del proceso de expansión conform a la expresión
1.24Tipo de motor A B
la presión al final de la expansion es : encendido por chispa 0.418 Mpa S/D > 1 0.05 0.0155
S/D < 1 0.04 0.0135la temperatura al final de la expansion:
1564.6 K asumimos que la velocidad media del pistón es :
13.5 m/s
La presión media efectiva del ciclo se halla de la ecuación:
0.767Mpa
El rendimiento mecánico se determina mediante : consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es
entonces la presión media indicada real será : 0.7753
Mpael consumo específico indicado de combustible es :
250.757233 g/kw.h
𝑛_2 =
𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2 ) =
𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2−1) =
( 〖𝑃𝑖 ) 〗 _𝑎𝑛= 𝑃_𝑎 ^𝑛1/( −1)[𝑞/(𝑛_2−1) ԑ ԑ(1−1/ ^(𝑛_2−1) )−1/(𝑛_1−1)ԑ (1−1/ԑ^( _𝑛 1−1) )]
𝑃_𝑚= A + β𝑣_𝑝
𝑣_𝑝 =
𝑃_𝑒= 𝑝_𝑖- _𝑝 𝑚 =
𝑛_𝑚 = 𝑝_𝑒/𝑝_𝑖 =
𝑔_𝑙= 3600(𝑛_𝑣 ρ_0)/(𝑝_𝑖 α𝑙_0 )=
el valor buscado para el valor obtenido 68600 kJ/kmol se encuentra entre
el consumo especifico del combustible es:10 Parámetros principales del ciclo. La fración de la presión indicada que se gasta en vencer la fricción y accionar los mecanismos auxiliares se determina
recurriendo a los coeficientes experimentales aducidos en la tabla 17
el rendimiento indicado del ciclo cuandoTipo de motor A B (gi se expresa en g/kw-h y el Hu en MJ/kg) de acuerdo a la expresión :
Diesel :con cámara de combustion separada 0.105 0.0138con camara de combus.semiseparada 0.105 0.012y no separada el rendimiento efectivo del ciclo es :
entoncess 0.2223 Mpael consumo horario de combustible constituye
La presión media efectiva del ciclo se halla de la ecuación:
MpaDIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR
El rendimiento mecánico se determina mediante : La cilindrada total del motor se halla mediante:
2.4071539
el consumo específico indicado de combustible es :Volumen de trabajo de un cilindro:
0.6 l
designamos la relación S/D = J. Entonces
de donde :
0.94777189
Asumimos que J = 0.9 D = 94.7771893
Por lo tanto :
0.8530 dm85.3 mm
Entonces :
0.6 lla cilindrada del motor será:
𝑃_𝑚 =
𝑔_𝑒 = 𝑔_𝑖/𝑛_𝑚 =
𝑛_𝑖= 3600/(𝑔_𝑖 𝐻_𝑢 ) = 𝑛_𝑒 = 𝑛_𝑖 𝑛_𝑚 =
𝑔_𝑒 𝑁_𝑒.〖 10 〗 ^(−3)=
〖𝑖𝑣〗 _ℎ = (30.𝑁_𝑒.𝜏)/(𝑝_𝑒 𝑛) =
𝑣_ℎ= 〖𝑖𝑣〗 _ℎ/4= 𝑉_ℎ = 𝜋/4 𝐷^2 𝑆= /4 ^𝜋 𝐷 3 𝐽𝐷=√(3&(4𝑉_ℎ)/𝜋𝐽) =
S = 𝑉_ℎ/(𝜋𝐷^2/4)= 𝑣_ℎ = 〖𝑖𝑣〗_ℎ=
=
3.61073085003 l
la velocidad media del pistón será :
14.7852415 m/s
〖𝑖𝑣〗_ℎ= =
𝑣_𝑝 =2.S.n=
el consumo especifico del combustible es:
323.423225 g/kw.h
el rendimiento indicado del ciclo cuando(gi se expresa en g/kw-h y el Hu en MJ/kg) de acuerdo a la expresión :
0.32628443
el rendimiento efectivo del ciclo es :
0.25297559
el consumo horario de combustible constituye
25.873858 kg/h
La cilindrada total del motor se halla mediante:
dm
mm
EJEMPLO 1 :Calcular el ciclo de trabajo de un motor Diesel para instalarlo en un camión.
Datos iniciales : Los parámetros iniciales son: 1. Cálculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible:
- potencia nominal (Ne), kW = 160
2400816.5 tambien la cantidad teorica necesaria de aire se calcula asi :1.4
- combustible de motor Diesel c = 0.87H = 0.126
0.004 se comprueba mediante : - poder calorifico inferior 42 MJ/kg
-Cámara de tipo YaMZ-236
2. la cantidad total de aire , de acuerdo a :
0.6984
la cantidad excedente de aire fresco es :
0.19955
el coeficiente teórico dde variación molecular se calcula asi_
1.044
- velocidad en rpm = - # de cilindros (i) = - relación de compresión (ԑ) = - coeficiente de exceso de aire(α) =
3.- Los productos de combustion para α =
la cantidad total de los productos de combustión se determina mediante para α >1 :
𝑙_0 = 1/0.23 ( 8/3 C + 8H - 𝑜_𝑐)
𝑂_𝑐 =
𝐿_0= 1/0.209(𝐶/12 + 𝐻/4 − 𝑂_𝑐/32)
𝑙_0 = 𝑢_𝑎 . 𝐿_0 = 28.97. 𝐿_0
𝑀_1= 𝛼𝐿_0〖〖 (𝑀〗 _(2))〗 _(𝛼=1)= 𝐶/12+ 𝐻/2+0.79〖 α𝐿〗 _0 =
𝑢_0= 𝑀_2/𝑀_1 =
(𝛼 −1)𝐿_0 =
𝑀_2= 𝐶/12+ 𝐻/2+0.79𝐿_0 + (α - 1) 𝐿_0 = 〖〖 (𝑀 〗 _(2)) 〗 _( =1)𝛼 +(α - 1) _0𝐿
1. Cálculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible: 4.- Parametros del proceso de admisión :Datos :
14.45 kg DT =
tambien la cantidad teorica necesaria de aire se calcula asi :presion de los gases residuales
0.49701 kmolcoeficiente sumario
velocidad de carga0.4989 kmol
2. la cantidad total de aire , de acuerdo a :
kmol/kg
1
0.5296 KMOL/kg
la cantidad excedente de aire fresco es :
kmol/kg
0.72915 kmol/kg
el coeficiente teórico dde variación molecular se calcula asi_
temperatura de los gases residuales
3.- Los productos de combustion para α =
la cantidad total de los productos de combustión se determina mediante para α >1 :
𝑙_0 =
𝐿_0 =
𝐿_0 =
〖〖 (𝑀〗 _(2))〗 _(𝛼=1)= 𝐶/12+ 𝐻/2+0.79〖 α𝐿〗 _0 =
𝑇_𝑟b^2 + x =
𝜔_𝑎𝑑=
𝑀_2= 𝐶/12+ 𝐻/2+0.79𝐿_0 + (α - 1) 𝐿_0 = 〖〖 (𝑀 〗 _(2)) 〗 _( =1)𝛼 +(α - 1) _0𝐿
Parametros del proceso de admisión : 6. parámetros al final del proceso de combustiónpara
30 °C 0.1 Mpa
850 k288 K coeficiente real de variación molecular :
presion de los gases residuales 0.12 Mpa la densidad de carga en la admision :
2.8 28.96 la ecuacion de combustion para motores Diesel:
80 m/s 1.209
presion al final de la admision : de aquí tenemos:
asumimos que : 0.089 Mpa
coeficiente de gases residuales :
0.0332 ucv
la temperatura al final de la admision se calcula asi :asuminedo que ϕ = 1 la energía interna de 1 kmol de aire a la temperatura tc de la compresion es:
335.108 k
el rendimiento volumetrico se calcula por :siendo: 1
La energía interna de 1 mol de productos de la combustion 0.7895
5.- Parametros del proceso de compresión el calor específico lo hhallamo sne tabla 8 exponente politropico de compresion 1.38
- cálculo de la presion al final de la compresión :
4.269 Mpa
- temperatura final de la compresión :y
972.362 kLa magnitud :
15695.13029
kg/m3
La energía interna de los productos de la combustion para α=1:
𝑇_𝑟𝑃_𝑟 = b^2 + x =
𝜔_𝑎𝑑=
𝑃_0= 𝑇_0 =
ρ_0= 𝑃_0/(𝑅 𝑇_0 ) ;
𝑅_𝑎= 8314/𝑢_(𝑎 ) ; 𝑢_𝑎= ρ_0=
𝑃_𝑎= 𝑃_0- (β^2+ x)〖𝜔 _𝑎𝑑 〗 ^2/2.ρ_0.〖 10 〗 ^(−6) =𝑌_𝑟 = (𝑇_0+ Δ𝑇)/𝑇𝑟.𝑃_𝑟/( .𝑃_𝑎−𝑃ԑ_𝑟 ) =
𝑇_𝑎 = (𝑇_0+Δ𝑇+ 𝑌_𝑟.𝑇_𝑟)/(1+ 𝑌_𝑟 ) =
𝑛_𝑣= /( ԑ ԑ−1).𝑃_𝑎/𝑃_0 𝑇_0/(𝑇_𝑎 (1+𝑌_𝑟)) = 𝑛_1 =
𝑃_𝑐=𝑃_𝑎.ԑ^(𝑛_1 ) =
𝑇_𝑐=𝑇_𝑎. ^(ԑ𝑛_1−1) =
𝑢_𝑟= (𝑀_2+𝑌_𝑟.𝑀_1)/(𝑀_1 (1+𝑌_𝑟)) = (𝑢_0+𝑌_𝑟)/(1+𝑌_𝑟 ) = (ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖 〗𝑈 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) + 8.314l𝑇_𝑐 = 𝑢_𝑟 ( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧)
〖𝑢𝑐𝑣〗 _𝑐 :𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 en kJ/mol°c
𝑈_𝑐 =
′′〖𝑈 〗 _𝑐= ( 〖𝑈 ´´𝑐) 〗 _(𝛼=1) (𝑟_(〖𝑀 2)〗 _(𝛼=1) ) +〖𝑈𝑐〗𝑟𝑒 _𝑎
〖 (𝑢𝑐_(´´𝑣)) 〗 _𝑐 =
𝜑_(1=) 𝑃_𝐾 = _𝑃 0 ; 𝑇_𝑘= _𝑇 0
ξ_𝑧 =
(ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) =
( 〖𝑈 ´´𝑐) 〗_(𝛼=1) = 〖𝑈 ´´ 〗 _𝐶 =
(𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′〖𝑈
′〗 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) =
Asignamos el grado de elevación de la presión:1.8
14544.59728
la suma de todosmlos miembros de la ecuación de combustión es :
por lo tanto:
o tambien ya que ur=
asumamos que :
si Tz = Tz =
entonces:
ya que el segundo miembro de la ecuación de la combustion es iguala 74780.41987combustión buscada se encuentra entre 2200 y 2300 k
Tz = 2271
El coeficiente de expansión preliminar se obtiene:
La presión máxima de combustion :
7.683969458
l =
𝑡_𝑧=
𝑈_𝑧=
(𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′〖𝑈
′〗 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) =
(ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′〖𝑈′〗 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) + 8.314l𝑇_𝑐 =
8.314l𝑇_𝑐 =
𝑢_𝑟 ( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧) =
( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧) =
𝑡_𝑧=
𝑈_𝑧 + 8.314.𝑇_𝑧 =
〖𝑈´´ 〗 _𝑧=′′〖𝑈 〗 _𝑧 +
8.314.𝑇_𝑧 =
𝜌=( 𝑢_𝑟 / l).𝑇_𝑍/𝑇_𝐶 =
𝑃_𝑧 = 𝑃_𝐶 l =
𝑃_𝑧 = 𝑃_𝐶 l =
7 parámetros del proceso de expansión
6. parámetros al final del proceso de combustión exponente politropico de expansion0.82
grado de expansión posterior:coeficiente real de variación molecular :
1.043 la temperatura al final de la expansion:
la ecuacion de combustion para motores Diesel:la presión al final de la expansion:
de aquí tenemos:
8. la presión media indicada del ciclo :asumimos que : 0.82
47726.03
kJ/kmol.°C22.408
consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es
la energía interna de 1 kmol de aire a la temperatura tc de la compresion es:
15650.0531 kJ/kmol
La energía interna de 1 mol de productos de la combustion
el calor específico lo hhallamo sne tabla 8
25.079 kJ/kmol
17580 kJ/kmol
17051.83186
La energía interna de los productos de la combustion para α=1:
𝑢_𝑟= (𝑀_2+𝑌_𝑟.𝑀_1)/(𝑀_1 (1+𝑌_𝑟)) = (𝑢_0+𝑌_𝑟)/(1+𝑌_𝑟 ) = (ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖 〗𝑈 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) + 8.314l𝑇_𝑐 = 𝑢_𝑟 ( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧)ξ_𝑧=
〖𝑢𝑐𝑣〗 _𝑐 :𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 en kJ/mol°c
′′〖𝑈 〗 _𝑐= ( 〖𝑈 ´´𝑐) 〗 _(𝛼=1) (𝑟_(〖𝑀 2)〗 _(𝛼=1) ) +〖𝑈𝑐〗𝑟𝑒 _𝑎
〖 (𝑢𝑐_(´´𝑣)) 〗 _𝑐 =
𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/𝛿^(𝑛_2−1) =
( 〖𝑃𝑖 ) 〗 _𝑎𝑛= 𝑃_𝑎 ^𝑛1/( −1)[𝑞(ԑ ԑ 𝜌−1)𝑞𝜌/(𝑛_2−1) (1−1/𝛿^(𝑛_2−1) )−1/(𝑛_1−1) (1−1/ ^(𝑛_1−1) )]ԑ
𝜙_𝑖 =
ξ_𝑧 =
(ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) =
〖𝑈 ´´ 〗 _𝐶 =
𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/𝛿^(𝑛_2 ) =
Asignamos el grado de elevación de la presión:entonces:
kJ/kmol
la suma de todosmlos miembros de la ecuación de combustión es :
77965.75
77965.75 kJ/kmol
1.043
74780.41987 kJ/kmol
asumamos que :2173 K
1900 °C
52983.01852 kJ/kmol
71049.34052 kJ/kmol
2273 k2000 °C
56131.44556 kJ/kmol
75029.16756 kJ/kmol
ya que el segundo miembro de la ecuación de la combustion es igualkJ/kmol resulta que la temperatura de
combustión buscada se encuentra entre 2200 y 2300 k
k
El coeficiente de expansión preliminar se obtiene:
1.3528
La presión máxima de combustion :
Mpa
𝑡_𝑧=
(ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′〖𝑈′〗 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) + 8.314l𝑇_𝑐 =
( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧) =
𝑡_𝑧=
𝑈_𝑧 + 8.314.𝑇_𝑧 =
′′〖𝑈 〗 _𝑧 + 8.314.𝑇_𝑧 =
7 parámetros del proceso de expansión 9 Parámetros principales del ciclo. La fración de la presión indicada que se gasta en vencer la fricción y accionar los mecanismos auxiliares se determina
exponente politropico de expansion 1.23 conform a la expresión
grado de expansión posterior:12.197 Mpa Tipo de motor A
encendido por chispa la temperatura al final de la expansion: S/D > 1 0.05
1277.6 K S/D < 1 0.04
la presión al final de la expansion:asumimos que la velocidad media del pistón es :
0.354402095 Mpa9
8. la presión media indicada del ciclo : La presión media efectiva del ciclo se halla de la ecuación:
0.975422302 MpaEl rendimiento mecánico se determina mediante :
consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es 0.95 entonces la presión media indicada real será : 0.7701
0.9267 Mpael consumo específico indicado de combustible es :
183.3460864
𝑛_2 =
𝛿 = 𝜀/𝜌 = 𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/𝛿^(𝑛_2−1) =
( 〖𝑃𝑖 ) 〗 _𝑎𝑛= 𝑃_𝑎 ^𝑛1/( −1)[𝑞(ԑ ԑ 𝜌−1)𝑞𝜌/(𝑛_2−1) (1−1/𝛿^(𝑛_2−1) )−1/(𝑛_1−1) (1−1/ ^(𝑛_1−1) )]ԑ
( 〖𝑃𝑖 ) 〗_𝑎𝑛=
𝑝_𝑖=
𝑃_𝑚= A + β𝑣_𝑝
𝑣_𝑝 =
𝑃_𝑒= 𝑝_𝑖- 𝑝_𝑚 =
𝑛_𝑚 = 𝑝_𝑒/𝑝_𝑖 =
𝑔_𝑙= 3600(𝑛_𝑣 ρ_0)/(𝑝_𝑖 α𝑙_0 )=
𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/𝛿^(𝑛_2 ) =
9 Parámetros principales del ciclo. La fración de la presión indicada que se gasta en vencer la fricción y accionar los mecanismos auxiliares se determina
recurriendo a los coeficientes experimentales aducidos en la tabla 17
B Tipo de motor A BDiesel :
0.0155 con cámara de combustion separada 0.105 0.01380.0135 con camara de combus.semiseparada 0.105 0.012
y no separada
asumimos que la velocidad media del pistón es :entoncess 0.2130 Mpa
m/s
La presión media efectiva del ciclo se halla de la ecuación:
0.714 Mpa
DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR El rendimiento mecánico se determina mediante :
La cilindrada total del motor se halla mediante:
el consumo específico indicado de combustible es :Volumen de trabajo de un cilindro:
g/kw.h 1.401
designamos la relación S/D = J. Entonces
de donde :
D =
Por lo tanto escogemos que :
S= 125
la velocidad media del pistón será :
𝑃_𝑚= A + β𝑣_𝑝
𝑃_𝑚 =
𝑔_𝑒 = 𝑔_𝑖/𝑛_𝑚 =
𝑛_𝑖= 3600/(𝑔_𝑖 𝐻_𝑢 ) = 𝑛_𝑒 = 𝑛_𝑖 𝑛_𝑚 =
𝑔_𝑒 𝑁_𝑒.〖 10 〗 ^(−3)=
〖𝑖𝑣〗 _ℎ = (30.𝑁_𝑒.𝜏)/(𝑝_𝑒 𝑛) =
𝑣_ℎ= 〖𝑖𝑣〗 _ℎ/8=
𝑉_ℎ = 𝜋/4 𝐷^2 𝑆= 𝜋/4 𝐷^3 𝐽𝐷= ((4𝑉_∛ℎ)/𝜋𝐽) =
10𝑣_𝑝 =S.n/30=
el consumo especifico del combustible es:
238.0685015 g/kw.h
el rendimiento indicado del ciclo cuando(gi se expresa en g/kw-h y el Hu en MJ/kg) de acuerdo a la expresión :
0.467499947
el rendimiento efectivo del ciclo es :
0.36004043
el consumo horario de combustible constituye
38.09096023 kg/h
DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR
La cilindrada total del motor se halla mediante:
11.209958241598
Volumen de trabajo de un cilindro:
l
designamos la relación S/D = J. Entonces
Asumimos que J = 1
1.2128526519632 dm
121.28526519632 mm
mm
la velocidad media del pistón será :
𝑔_𝑒 = 𝑔_𝑖/𝑛_𝑚 =
𝑛_𝑖= 3600/(𝑔_𝑖 𝐻_𝑢 ) = 𝑛_𝑒 = 𝑛_𝑖 𝑛_𝑚 =
𝑔_𝑒 𝑁_𝑒.〖 10 〗 ^(−3)=
m/s