CICLO DE OTTO EJERCICIO 8.37

(Termodinámica, 4ta edición, CENGEL - BOLES)

De la cruz Zavala, WalterLingan Cieza, Rosa

Ejercicio: 8.37

8.37 Repita el problema 3.36, pero sustituya el proceso de expansión isoentrópica por un proceso de expansión politrópica con el exponente politrópico n= 1.35

8.36 La relación de compresión de un ciclo de Otto de aire estándar es de 9.5; Antes del proceso de compresión isoentrópica, el aire está a 100 KPa, 17°C y 600 cm3. La misma temperatura la final del proceso de expansión isoentrópica es de 800 K. Emplee valores de calores específicos a temperatura ambiente y determine:◦a) La temperatura y la presión más altas en el ciclo.◦b) La cantidad de calor transferido, en KJ.◦c) La eficiencia térmica◦d) la presión media efectiva.

Diagrama del ejercicio 8.37 – Ciclo Otto

Datos

r = 9.5P1= 100 KPaT1= 290 KV1= 0.0006 m3

T4= 800 Kcp = 1.005 KJ/(Kg.K)cv= 0.718 KJ/(Kg.K)R = 0.287 KJ/(Kg.K)K =1.4n = 1.35

a) Temperatura y presión mas alta

(1-2) Compresión isoentrópica

= (209 K)(9.5)0.4 = 713.65 K

P2= (9.5)(713.65 K/290 K)(100 KPa)

=2337.82 KPa

(3-4) Expansión Politrópica (100 KPa)(0.0006 m3)

(0.287 KJ/Kg.K)(290 K)=7.209 x 10-4 Kg

(800 K)(9.5)0.35= 1759 K

=(7.209x10-4Kg)(0.287Kg/KJ.K)(800-1759)K

1-1.35=0.5669 KJ

a) Temperatura y presión mas alta

Balance de energía

= (7.209x10-4Kg)(0.718KJ/Kg.K)(800-1759)K +0.5669 KJ

=0.0705 KJ

a) Temperatura y presión mas alta

(2-3)

=(1759K/713.64K)(2337.82) KPa=5762.24 KPa

=(7.209x10-4Kg)(0.718Kg/KJ.K)(1759-713.65)K

=0.5411 KJ

=0.5411 KJ + 0.0705 KJ = 0.6116 KJ

b) Calor transferido

(4-1)

=(7.209x10-4Kg)(0.718Kg/KJ.K)(800-290)K

= 0.264 KJ

0.6116 KJ + 0.264 KJ

= 0.3476 KJ

(0.3476 KJ/0.6116 KJ)

= 56.83 %

c) Eficiencia Térmica

MEP=0.3476 KJ/((0.0006m3)(1-(1/9.5)))

MEP= 647.49 KPa

d) Presión Media Efectiva