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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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MCIA

Ciclo OttoProceso 2 3: entrada de calor a volumen constante(combustin)Todas las vlvulas estn cerradas

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MCIA

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

MCIA

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