termicas.xlsx

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EJEMPLO 1 : Calcular el ciclo de trabajo de un motor de carburador prede A partir de los datos de cΓ‘lculo, determinar las principales DATOS : Los parΓ‘metros iniciales son: 1. CΓ‘lculo de - potencia nominal (Ne), k 80 5200 6 8.5 tambien la can 0.9 c = 0.885 H = 0.145 0.08 se comprueba m poder calorifico inferio 44 MJ/kg 2. la cantidad 3.- la cantida 4.- calculo d asumimos que - velocidad en rpm = - # de cilindros (i) = - relaciΓ³n de compresiΓ³n (Τ‘ - coeficiente de exceso de a - gasolina A- 93 : _0 = 1/0.23 C + 8H - _) _ = _0= 1/0.209( + /4 βˆ’ _ /3 _0 = _ . _ = 28.97. _0 Ξ± = / _0 _1=1+ Ξ±. _0 _1 = 1/ _ + Ξ±. _0 _ : masa molecular del combustible _( )=0.4 (1βˆ’ Ξ±)/(1+ ) _ _( γ€– γ€— _2 )= /12 - _ _( _2 ) = K _ _( _2 ) = /2 βˆ’ _( _2 ) _( _2 ) = 0.79 Ξ± _0

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Page 1: termicas.xlsx

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 cΓ‘lculo, determinar las principales dimensiones del motor y supuesto rendimiento econΓ³micoDATOS :

Los parΓ‘metros iniciales son: 1. CΓ‘lculo 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 Ξ± = 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) = - relaciΓ³n de compresiΓ³n (Τ‘) = - coeficiente de exceso de aire(Ξ±) = - gasolina A- 93 :

𝑙_0 = 1/0.23 ( 8/3 C + 8H - π‘œ_𝑐) 𝑙_0

=

𝑂_𝑐 =

𝐿_0= 1/0.209(𝐢/12 + 𝐻/4 βˆ’ 𝑂_𝑐/32)

𝐿_0 =

𝑙_0 = 𝑒_π‘Ž . 𝐿_0 = 28.97. _0𝐿 𝐿_0

=

Ξ± = 𝑙/𝑙_0 𝐺_1=1+ Ξ±.𝑙_0 𝐺_1 =

𝑀_1 = 1/𝑒_𝑐 + Ξ±.𝐿_0𝑒_𝑐 : masa molecular del

combustible

𝑀_1=

𝑀_(𝐢𝑂 )=0.42 (1βˆ’ Ξ±)/(1+𝐾) 𝐿_0𝑀_( 〖𝐢𝑂〗 _2 )=𝐢/12 - 𝑀_𝐢𝑂𝑀_(𝐻_2 )= K𝑀_𝐢𝑂𝑀_(𝐻_2 𝑂)= 𝐻/2 βˆ’ 𝑀_(𝐻_2 )𝑀_(𝑁_2 )=0.

79 α 𝐿_0

𝑀_𝐢𝑂=

𝑀_( 〖𝐢𝑂〗_2 )=𝑀_(𝐻_2 )=𝑀_(𝐻_2 𝑂)=

𝑀_(𝑁_2 )=

Page 2: termicas.xlsx

Calcular el ciclo de trabajo de un motor de carburador predestinado para instalarlo en un coche de turismo.A partir de los datos de cΓ‘lculo, determinar las principales dimensiones del motor y supuesto rendimiento econΓ³mico

1. CΓ‘lculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible: 5.- Parametros del proceso de admisiΓ³n :Datos :

14.96 kg DT = 15 Β°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 Ξ± = 0.9 es:

kg Γ³ 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 compresiΓ³n0.510822 kmol exponente politropico de compresion

0.05679427 kmolel incremento de volumen es : - cΓ‘lculo de la presion al final de la compresiΓ³n :

0.00722787 kmolDn 0.037402 kmol

0.06527213 kmol - temperatura final de la compresiΓ³n :el coeficiente teΓ³rico 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_𝐢𝑂=

𝑀_( 〖𝐢𝑂〗_2 )=𝑀_(𝐻_2 )=𝑀_(𝐻_2 𝑂)=

𝑀_(𝑁_2 )=

𝑀_2=

𝑒_0= 𝑀_2/𝑀_1 =

𝑇_π‘Ÿπ‘ƒ_π‘Ÿ = b^2 + x =

πœ”_π‘Žπ‘‘=

𝑃_π‘Ž= _𝑃 0- (Ξ²^2- x)γ€–πœ” _π‘Žπ‘‘ γ€— ^2/2.ρ_0.γ€– 10 γ€— ^(βˆ’6) =

𝑇_π‘Ž = (𝑇_0+Δ𝑇+ π‘Œ_π‘Ÿ. _𝑇 π‘Ÿ)/(1+ _π‘Œ π‘Ÿ ) =

𝑛_𝑣= /(Τ‘ Τ‘ βˆ’1).𝑃_π‘Ž/𝑃_0 𝑇_0/( _𝑇 π‘Ž (1+π‘Œ_π‘Ÿ)) =

𝑃_𝑐= _𝑃 π‘Ž. ^Τ‘(𝑛_1 ) =

𝑇_𝑐=𝑇_π‘Ž. ^Τ‘(𝑛_1βˆ’1) =

Page 3: termicas.xlsx

Parametros del proceso de admisiΓ³n : 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 energΓ­a interna al inal de la compresion es:0.06

la temperatura al final de la admision se calcula asi :asuminedo que Ο• = 1

adoptamos que el calor especifico de la mezcla fresca es igual al calor especific del aire343.436 k para t = 443 Β°C

el rendimiento volumetrico se calcula por : ucv t = lt= 0

0.7668entonces :

6.- Parametros del proceso de compresiΓ³nexponente politropico de compresion 1.34 La energΓ­a interna de 1 mol de productos de la combustion

cΓ‘lculo de la presion al final de la compresiΓ³n :1.501 Mpa

calor especifico de los productos de la combustiΓ³n temperatura final de la compresiΓ³n :

el calor especifico de la mezcla es igual a la suma que resulta de multiplicar710.964 k los calores especΓ­ficos de cada uno de los productos de la combustiΓ³n siendo :

0.9

de la tabla 6 . E calor especΓ­fico de los gases son :

kg/m3

Ξ± =

𝑃_π‘˜ = _𝑃 0= 𝑇_0

=

ρ_0= 𝑃_0/(𝑅 𝑇_0 ) ;

𝑅_π‘Ž= 8314/𝑒_(π‘Ž ) ; 𝑒_π‘Ž= ρ_0=

𝑃_π‘Ž= _𝑃 0- (Ξ²^2- x)γ€–πœ” _π‘Žπ‘‘ γ€— ^2/2.ρ_0.γ€– 10 γ€— ^(βˆ’6) =

π‘Œ_π‘Ÿ = (𝑇_0+ Δ𝑇)/π‘‡π‘Ÿ.𝑃_π‘Ÿ/( .Τ‘ _𝑃 π‘Žβˆ’ _𝑃 π‘Ÿ ) =

𝑇_π‘Ž = (𝑇_0+Δ𝑇+ π‘Œ_π‘Ÿ. _𝑇 π‘Ÿ)/(1+ _π‘Œ π‘Ÿ ) =

𝑛_𝑣= /(Τ‘ Τ‘ βˆ’1).𝑃_π‘Ž/𝑃_0 𝑇_0/( _𝑇 π‘Ž (1+π‘Œ_π‘Ÿ)) = 𝑛_1 =

𝑃_𝑐= _𝑃 π‘Ž. ^Τ‘(𝑛_1 ) =

𝑇_𝑐=𝑇_π‘Ž. ^Τ‘(𝑛_1βˆ’1) =

𝑒_π‘Ÿ= (𝑀_0+π‘Œ_π‘Ÿ. _𝑀 1)/(_𝑀 1 (1+ _π‘Œ π‘Ÿ)) = (𝑒_0+ _π‘Œ π‘Ÿ)/(1+ _π‘Œ π‘Ÿ ) = ( γ€–βˆ† 〗𝐻 _𝑒)quim = 114.γ€– 10γ€— ^6 (1- Ξ±)𝐿_0 =

(ΞΎ_ [ _ βˆ’π‘§ 𝐻 𝑒 βˆ†γ€– 𝐻〗 _ ]"𝑒 π‘žπ‘’π‘–π‘š " )/(𝑀_1 (1+ π‘Œ_π‘Ÿ)) + (π‘ˆ_𝑐+ π‘Œ_π‘Ÿ β€²β€²γ€–π‘ˆ γ€— _𝐢)/(1+ _π‘Œ π‘Ÿ ) = 𝑒_π‘Ÿ γ€–π‘ˆβ€²β€²γ€— _𝑧ξ_𝑧=π‘ˆ_𝑐= γ€– (𝑒𝑐𝑣) γ€—_𝑐 𝑑_𝑐〖𝑒𝑐𝑣〗 _𝑐 :π‘π‘Žπ‘™π‘œπ‘Ÿ π‘’π‘ π‘π‘’π‘π‘–π‘“π‘–π‘π‘œ 𝑑𝑒 π‘™π‘Ž π‘šπ‘’π‘§π‘π‘™π‘Ž

en kJ/molΒ°c

π‘ˆ_𝑐 =

β€²β€²γ€–π‘ˆ γ€— _𝑐= γ€– (𝑒𝑐𝑣) γ€— _𝑐′′𝑑_𝑐〖 (𝑒𝑐𝑣)β€²β€² γ€— _𝑐 :

π‘Ÿ_π‘π‘œ =π‘Ÿ_( γ€–π‘π‘œγ€— _2 ) = π‘Ÿ_(𝐻_2 ) = π‘Ÿ_(𝐻_2 𝑂) =π‘Ÿ_(𝑁_2 ) =

Page 4: termicas.xlsx

CO 26.61135.52

20.89927.02221.302

〖𝐢𝑂〗 _2𝐻_2𝐻_2 𝑂𝑁_2

Page 5: termicas.xlsx

7. parametros al final del proceso de combustion 8 parΓ‘metros del proceso de expansiΓ³n

exponente politropico de expansion

la presiΓ³n al final de la expansion es :el calor no desprendido por combustion incompleta para Ξ± <1

5.886 MJ/kmol la temperatura al final de la expansion:

la ecuacion de combustion para motores de carburador, para Ξ± <1

9. la presiΓ³n media indicada del ciclo :

la energΓ­a interna al inal de la compresion es:1.01978832

consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es 0.97 entonces la presiΓ³n media indicada real serΓ‘ :

adoptamos que el calor especifico de la mezcla fresca es igual al calor especific del aire0.9892

21.63 kJ/kmol.Β°C

9582.09 kJ/kmol

La energΓ­a interna de 1 mol de productos de la combustion

calor especifico de los productos de la combustiΓ³n

el calor especifico de la mezcla es igual a la suma que resulta de multiplicarlos calores especΓ­ficos de cada uno de los productos de la combustiΓ³n siendo :

0.028 23.7550.1110.014 la energΓ­a interna de los productos para t = 443Β°C

0.1280.719 10523.628 Kj/kmol

de la tabla 6 . E calor especΓ­fico de los gases son :remplazando en la ecuaciΓ³n :

( γ€–βˆ† 〗𝐻 _𝑒)quim = 114.γ€– 10γ€— ^6 (1- Ξ±)𝐿_0 =

(ΞΎ_ [ _ βˆ’π‘§ 𝐻 𝑒 βˆ†γ€– 𝐻〗 _ ]"𝑒 π‘žπ‘’π‘–π‘š " )/(𝑀_1 (1+ π‘Œ_π‘Ÿ)) + (π‘ˆ_𝑐+ π‘Œ_π‘Ÿ β€²β€²γ€–π‘ˆ γ€— _𝐢)/(1+ _π‘Œ π‘Ÿ ) = 𝑒_π‘Ÿ γ€–π‘ˆβ€²β€²γ€— _𝑧

〖𝑒𝑐𝑣〗 _𝑐 :π‘π‘Žπ‘™π‘œπ‘Ÿ π‘’π‘ π‘π‘’π‘π‘–π‘“π‘–π‘π‘œ 𝑑𝑒 π‘™π‘Ž π‘šπ‘’π‘§π‘π‘™π‘Ž en kJ/molΒ°c

π‘ˆ_𝑐 =

π‘Ÿ_( γ€–π‘π‘œγ€— _2 ) = π‘Ÿ_(𝐻_2 𝑂) =

γ€– (𝑒𝑐𝑣)β€²β€² γ€— _𝑐 =

β€²γ€–π‘ˆβ€²γ€— _𝐢=

𝑛_2 =

𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2 ) =

𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2βˆ’1) =

( 〖𝑃𝑖 ) γ€— _π‘Žπ‘›= 𝑃_π‘Ž ^𝑛1/( βˆ’1)[π‘ž/(𝑛_2βˆ’1) Τ‘ Τ‘(1βˆ’1/ ^(𝑛_2βˆ’1) )βˆ’1/(𝑛_1βˆ’1)Τ‘ (1βˆ’1/Τ‘^( _𝑛 1βˆ’1) )]( 〖𝑃𝑖 ) γ€—_π‘Žπ‘›=

πœ™_𝑖 = 𝑝_𝑖=

Page 6: termicas.xlsx

74367.1451

por lo tanto :69196

asumamos que :2300 Β°C

en la tabla 9 hallamos el valor de la energΓ­a interna de los productos de la combustionpara Ξ±= 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 Β°C

por lo tanto :2372 Β°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

presiΓ³n mΓ‘xima del ciclo :5.04 Mpa

(ΞΎ_ [ _ βˆ’π‘§ 𝐻 𝑒 βˆ†γ€– 𝐻〗 _ ]"𝑒 π‘žπ‘’π‘–π‘š " )/(𝑀_1 (1+ π‘Œ_π‘Ÿ)) + (π‘ˆ_𝑐+ π‘Œ_π‘Ÿ β€²β€²γ€–π‘ˆ γ€— _𝐢)/(1+ _π‘Œ π‘Ÿ ) = 𝑒_π‘Ÿ γ€–π‘ˆβ€²β€²γ€— _𝑧 =𝑒_π‘Ÿ β€²β€²γ€–π‘ˆ γ€—_π‘§β€²γ€–π‘ˆ

β€²γ€— _𝐢=

𝑑_𝑧=

y 𝑑_𝑧 =γ€–π‘ˆΒ΄Β΄ γ€— _𝑧= γ€–π‘ˆΒ΄Β΄ γ€— _𝑧𝑑_𝑧 =

γ€–π‘ˆΒ΄Β΄ γ€— _𝑧=

𝑑_𝑧=

𝑃_𝑧= 𝑒_π‘Ÿ.𝑇_𝑧/𝑇𝑐.𝑃 =𝑐

q = 𝑝_𝑧/𝑝_𝑐 ′〖𝑃

β€²γ€— _𝑍=0.85𝑃_𝑍=

Page 7: termicas.xlsx

10 ParΓ‘metros principales del ciclo. La fraciΓ³n de la presiΓ³n indicada que se gasta en vencer la fricciΓ³n y accionar los mecanismos auxiliares se determina

8 parΓ‘metros del proceso de expansiΓ³n conform a la expresiΓ³n

1.24Tipo de motor A B

la presiΓ³n 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 pistΓ³n es :

13.5 m/s

La presiΓ³n media efectiva del ciclo se halla de la ecuaciΓ³n:

0.767Mpa

El rendimiento mecΓ‘nico se determina mediante : consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es

entonces la presiΓ³n media indicada real serΓ‘ : 0.7753

Mpael consumo especΓ­fico indicado de combustible es :

250.757233 g/kw.h

𝑛_2 =

𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2 ) =

𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2βˆ’1) =

( 〖𝑃𝑖 ) γ€— _π‘Žπ‘›= 𝑃_π‘Ž ^𝑛1/( βˆ’1)[π‘ž/(𝑛_2βˆ’1) Τ‘ Τ‘(1βˆ’1/ ^(𝑛_2βˆ’1) )βˆ’1/(𝑛_1βˆ’1)Τ‘ (1βˆ’1/Τ‘^( _𝑛 1βˆ’1) )]

𝑃_π‘š= A + β𝑣_𝑝

𝑣_𝑝 =

𝑃_𝑒= 𝑝_𝑖- _𝑝 π‘š =

𝑛_π‘š = 𝑝_𝑒/𝑝_𝑖 =

𝑔_𝑙= 3600(𝑛_𝑣 ρ_0)/(𝑝_𝑖 α𝑙_0 )=

Page 8: termicas.xlsx

el valor buscado para el valor obtenido 68600 kJ/kmol se encuentra entre

Page 9: termicas.xlsx

el consumo especifico del combustible es:10 ParΓ‘metros principales del ciclo. La fraciΓ³n de la presiΓ³n indicada que se gasta en vencer la fricciΓ³n 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 expresiΓ³n :

Diesel :con cΓ‘mara 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 presiΓ³n media efectiva del ciclo se halla de la ecuaciΓ³n:

MpaDIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR

El rendimiento mecΓ‘nico se determina mediante : La cilindrada total del motor se halla mediante:

2.4071539

el consumo especΓ­fico indicado de combustible es :Volumen de trabajo de un cilindro:

0.6 l

designamos la relaciΓ³n 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 serΓ‘:

𝑃_π‘š =

𝑔_𝑒 = 𝑔_𝑖/𝑛_π‘š =

𝑛_𝑖= 3600/(𝑔_𝑖 𝐻_𝑒 ) = 𝑛_𝑒 = 𝑛_𝑖 𝑛_π‘š =

𝑔_𝑒 𝑁_𝑒.γ€– 10 γ€— ^(βˆ’3)=

〖𝑖𝑣〗 _β„Ž = (30.𝑁_𝑒.𝜏)/(𝑝_𝑒 𝑛) =

𝑣_β„Ž= 〖𝑖𝑣〗 _β„Ž/4= 𝑉_β„Ž = πœ‹/4 𝐷^2 𝑆= /4 ^πœ‹ 𝐷 3 𝐽𝐷=√(3&(4𝑉_β„Ž)/πœ‹π½) =

S = 𝑉_β„Ž/(πœ‹π·^2/4)= 𝑣_β„Ž = 〖𝑖𝑣〗_β„Ž=

=

Page 10: termicas.xlsx

3.61073085003 l

la velocidad media del pistΓ³n serΓ‘ :

14.7852415 m/s

〖𝑖𝑣〗_β„Ž= =

𝑣_𝑝 =2.S.n=

Page 11: termicas.xlsx

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 expresiΓ³n :

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

Page 12: termicas.xlsx

EJEMPLO 1 :Calcular el ciclo de trabajo de un motor Diesel para instalarlo en un camiΓ³n.

Datos iniciales : Los parΓ‘metros iniciales son: 1. CΓ‘lculo 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

-CΓ‘mara 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 teΓ³rico dde variaciΓ³n molecular se calcula asi_

1.044

- velocidad en rpm = - # de cilindros (i) = - relaciΓ³n de compresiΓ³n (Τ‘) = - coeficiente de exceso de aire(Ξ±) =

3.- Los productos de combustion para Ξ± =

la cantidad total de los productos de combustiΓ³n se determina mediante para Ξ± >1 :

𝑙_0 = 1/0.23 ( 8/3 C + 8H - π‘œ_𝑐)

𝑂_𝑐 =

𝐿_0= 1/0.209(𝐢/12 + 𝐻/4 βˆ’ 𝑂_𝑐/32)

𝑙_0 = 𝑒_π‘Ž . 𝐿_0 = 28.97. 𝐿_0

𝑀_1= 𝛼𝐿_0γ€–γ€– (𝑀〗 _(2))γ€— _(𝛼=1)= 𝐢/12+ 𝐻/2+0.79γ€– α𝐿〗 _0 =

𝑒_0= 𝑀_2/𝑀_1 =

(𝛼 βˆ’1)𝐿_0 =

𝑀_2= 𝐢/12+ 𝐻/2+0.79𝐿_0 + (Ξ± - 1) 𝐿_0 = γ€–γ€– (𝑀 γ€— _(2)) γ€— _( =1)𝛼 +(Ξ± - 1) _0𝐿

Page 13: termicas.xlsx

1. CΓ‘lculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible: 4.- Parametros del proceso de admisiΓ³n :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 teΓ³rico dde variaciΓ³n molecular se calcula asi_

temperatura de los gases residuales

3.- Los productos de combustion para Ξ± =

la cantidad total de los productos de combustiΓ³n se determina mediante para Ξ± >1 :

𝑙_0 =

𝐿_0 =

𝐿_0 =

γ€–γ€– (𝑀〗 _(2))γ€— _(𝛼=1)= 𝐢/12+ 𝐻/2+0.79γ€– α𝐿〗 _0 =

𝑇_π‘Ÿb^2 + x =

πœ”_π‘Žπ‘‘=

𝑀_2= 𝐢/12+ 𝐻/2+0.79𝐿_0 + (Ξ± - 1) 𝐿_0 = γ€–γ€– (𝑀 γ€— _(2)) γ€— _( =1)𝛼 +(Ξ± - 1) _0𝐿

Page 14: termicas.xlsx

Parametros del proceso de admisiΓ³n : 6. parΓ‘metros al final del proceso de combustiΓ³npara

30 Β°C 0.1 Mpa

850 k288 K coeficiente real de variaciΓ³n 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 aquΓ­ 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 Ο• = 1 la energΓ­a 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 energΓ­a interna de 1 mol de productos de la combustion 0.7895

5.- Parametros del proceso de compresiΓ³n el calor especΓ­fico lo hhallamo sne tabla 8 exponente politropico de compresion 1.38

- cΓ‘lculo de la presion al final de la compresiΓ³n :

4.269 Mpa

- temperatura final de la compresiΓ³n :y

972.362 kLa magnitud :

15695.13029

kg/m3

La energΓ­a interna de los productos de la combustion para Ξ±=1:

𝑇_π‘Ÿπ‘ƒ_π‘Ÿ = b^2 + x =

πœ”_π‘Žπ‘‘=

𝑃_0= 𝑇_0 =

ρ_0= 𝑃_0/(𝑅 𝑇_0 ) ;

𝑅_π‘Ž= 8314/𝑒_(π‘Ž ) ; 𝑒_π‘Ž= ρ_0=

𝑃_π‘Ž= 𝑃_0- (Ξ²^2+ x)γ€–πœ” _π‘Žπ‘‘ γ€— ^2/2.ρ_0.γ€– 10 γ€— ^(βˆ’6) =π‘Œ_π‘Ÿ = (𝑇_0+ Δ𝑇)/π‘‡π‘Ÿ.𝑃_π‘Ÿ/( .𝑃_π‘Žβˆ’π‘ƒΤ‘_π‘Ÿ ) =

𝑇_π‘Ž = (𝑇_0+Δ𝑇+ π‘Œ_π‘Ÿ.𝑇_π‘Ÿ)/(1+ π‘Œ_π‘Ÿ ) =

𝑛_𝑣= /( Τ‘ Τ‘βˆ’1).𝑃_π‘Ž/𝑃_0 𝑇_0/(𝑇_π‘Ž (1+π‘Œ_π‘Ÿ)) = 𝑛_1 =

𝑃_𝑐=𝑃_π‘Ž.Τ‘^(𝑛_1 ) =

𝑇_𝑐=𝑇_π‘Ž. ^(ԑ𝑛_1βˆ’1) =

𝑒_π‘Ÿ= (𝑀_2+π‘Œ_π‘Ÿ.𝑀_1)/(𝑀_1 (1+π‘Œ_π‘Ÿ)) = (𝑒_0+π‘Œ_π‘Ÿ)/(1+π‘Œ_π‘Ÿ ) = (ΞΎ_𝑧 𝐻_𝑒 " " )/(𝑀_1 (1+ π‘Œ_π‘Ÿ)) + (π‘ˆ_𝑐+ π‘Œ_π‘Ÿ β€²β€²γ€– γ€—π‘ˆ _𝐢)/(1+ π‘Œ_π‘Ÿ ) + 8.314l𝑇_𝑐 = 𝑒_π‘Ÿ ( β€²β€²γ€– γ€—π‘ˆ _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧)

〖𝑒𝑐𝑣〗 _𝑐 :π‘π‘Žπ‘™π‘œπ‘Ÿ π‘ π‘π‘’π‘π‘–π‘“π‘–π‘π‘œ 𝑑𝑒 π‘™π‘Ž π‘šπ‘’π‘§π‘π‘™π‘Ž en kJ/molΒ°c

π‘ˆ_𝑐 =

β€²β€²γ€–π‘ˆ γ€— _𝑐= ( γ€–π‘ˆ ´´𝑐) γ€— _(𝛼=1) (π‘Ÿ_(〖𝑀 2)γ€— _(𝛼=1) ) +γ€–π‘ˆπ‘γ€—π‘Ÿπ‘’ _π‘Ž

γ€– (𝑒𝑐_(´´𝑣)) γ€— _𝑐 =

πœ‘_(1=) 𝑃_𝐾 = _𝑃 0 ; 𝑇_π‘˜= _𝑇 0

ΞΎ_𝑧 =

(ΞΎ_𝑧 𝐻_𝑒 " " )/(𝑀_1 (1+ π‘Œ_π‘Ÿ)) =

( γ€–π‘ˆ ´´𝑐) γ€—_(𝛼=1) = γ€–π‘ˆ ´´ γ€— _𝐢 =

(π‘ˆ_𝑐+ π‘Œ_π‘Ÿ β€²γ€–π‘ˆ

β€²γ€— _𝐢)/(1+ π‘Œ_π‘Ÿ ) =

Page 15: termicas.xlsx

Asignamos el grado de elevaciΓ³n de la presiΓ³n:1.8

14544.59728

la suma de todosmlos miembros de la ecuaciΓ³n de combustiΓ³n es :

por lo tanto:

o tambien ya que ur=

asumamos que :

si Tz = Tz =

entonces:

ya que el segundo miembro de la ecuaciΓ³n de la combustion es iguala 74780.41987combustiΓ³n buscada se encuentra entre 2200 y 2300 k

Tz = 2271

El coeficiente de expansiΓ³n preliminar se obtiene:

La presiΓ³n mΓ‘xima de combustion :

7.683969458

l =

𝑑_𝑧=

π‘ˆ_𝑧=

(π‘ˆ_𝑐+ π‘Œ_π‘Ÿ β€²γ€–π‘ˆ

β€²γ€— _𝐢)/(1+ π‘Œ_π‘Ÿ ) =

(ΞΎ_𝑧 𝐻_𝑒 " " )/(𝑀_1 (1+ π‘Œ_π‘Ÿ)) + (π‘ˆ_𝑐+ π‘Œ_π‘Ÿ β€²γ€–π‘ˆβ€²γ€— _𝐢)/(1+ π‘Œ_π‘Ÿ ) + 8.314l𝑇_𝑐 =

8.314l𝑇_𝑐 =

𝑒_π‘Ÿ ( β€²β€²γ€– γ€—π‘ˆ _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧) =

( β€²β€²γ€– γ€—π‘ˆ _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧) =

𝑑_𝑧=

π‘ˆ_𝑧 + 8.314.𝑇_𝑧 =

γ€–π‘ˆΒ΄Β΄ γ€— _𝑧=β€²β€²γ€–π‘ˆ γ€— _𝑧 +

8.314.𝑇_𝑧 =

𝜌=( 𝑒_π‘Ÿ / l).𝑇_𝑍/𝑇_𝐢 =

𝑃_𝑧 = 𝑃_𝐢 l =

Page 16: termicas.xlsx

𝑃_𝑧 = 𝑃_𝐢 l =

Page 17: termicas.xlsx

7 parΓ‘metros del proceso de expansiΓ³n

6. parΓ‘metros al final del proceso de combustiΓ³n exponente politropico de expansion0.82

grado de expansiΓ³n posterior:coeficiente real de variaciΓ³n molecular :

1.043 la temperatura al final de la expansion:

la ecuacion de combustion para motores Diesel:la presiΓ³n al final de la expansion:

de aquΓ­ tenemos:

8. la presiΓ³n media indicada del ciclo :asumimos que : 0.82

47726.03

kJ/kmol.Β°C22.408

consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es

la energΓ­a interna de 1 kmol de aire a la temperatura tc de la compresion es:

15650.0531 kJ/kmol

La energΓ­a interna de 1 mol de productos de la combustion

el calor especΓ­fico lo hhallamo sne tabla 8

25.079 kJ/kmol

17580 kJ/kmol

17051.83186

La energΓ­a interna de los productos de la combustion para Ξ±=1:

𝑒_π‘Ÿ= (𝑀_2+π‘Œ_π‘Ÿ.𝑀_1)/(𝑀_1 (1+π‘Œ_π‘Ÿ)) = (𝑒_0+π‘Œ_π‘Ÿ)/(1+π‘Œ_π‘Ÿ ) = (ΞΎ_𝑧 𝐻_𝑒 " " )/(𝑀_1 (1+ π‘Œ_π‘Ÿ)) + (π‘ˆ_𝑐+ π‘Œ_π‘Ÿ β€²β€²γ€– γ€—π‘ˆ _𝐢)/(1+ π‘Œ_π‘Ÿ ) + 8.314l𝑇_𝑐 = 𝑒_π‘Ÿ ( β€²β€²γ€– γ€—π‘ˆ _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧)ΞΎ_𝑧=

〖𝑒𝑐𝑣〗 _𝑐 :π‘π‘Žπ‘™π‘œπ‘Ÿ π‘ π‘π‘’π‘π‘–π‘“π‘–π‘π‘œ 𝑑𝑒 π‘™π‘Ž π‘šπ‘’π‘§π‘π‘™π‘Ž en kJ/molΒ°c

β€²β€²γ€–π‘ˆ γ€— _𝑐= ( γ€–π‘ˆ ´´𝑐) γ€— _(𝛼=1) (π‘Ÿ_(〖𝑀 2)γ€— _(𝛼=1) ) +γ€–π‘ˆπ‘γ€—π‘Ÿπ‘’ _π‘Ž

γ€– (𝑒𝑐_(´´𝑣)) γ€— _𝑐 =

𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/𝛿^(𝑛_2βˆ’1) =

( 〖𝑃𝑖 ) γ€— _π‘Žπ‘›= 𝑃_π‘Ž ^𝑛1/( βˆ’1)[π‘ž(Τ‘ Τ‘ πœŒβˆ’1)π‘žπœŒ/(𝑛_2βˆ’1) (1βˆ’1/𝛿^(𝑛_2βˆ’1) )βˆ’1/(𝑛_1βˆ’1) (1βˆ’1/ ^(𝑛_1βˆ’1) )]Τ‘

πœ™_𝑖 =

ΞΎ_𝑧 =

(ΞΎ_𝑧 𝐻_𝑒 " " )/(𝑀_1 (1+ π‘Œ_π‘Ÿ)) =

γ€–π‘ˆ ´´ γ€— _𝐢 =

𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/𝛿^(𝑛_2 ) =

Page 18: termicas.xlsx

Asignamos el grado de elevaciΓ³n de la presiΓ³n:entonces:

kJ/kmol

la suma de todosmlos miembros de la ecuaciΓ³n de combustiΓ³n es :

77965.75

77965.75 kJ/kmol

1.043

74780.41987 kJ/kmol

asumamos que :2173 K

1900 Β°C

52983.01852 kJ/kmol

71049.34052 kJ/kmol

2273 k2000 Β°C

56131.44556 kJ/kmol

75029.16756 kJ/kmol

ya que el segundo miembro de la ecuaciΓ³n de la combustion es igualkJ/kmol resulta que la temperatura de

combustiΓ³n buscada se encuentra entre 2200 y 2300 k

k

El coeficiente de expansiΓ³n preliminar se obtiene:

1.3528

La presiΓ³n mΓ‘xima de combustion :

Mpa

𝑑_𝑧=

(ΞΎ_𝑧 𝐻_𝑒 " " )/(𝑀_1 (1+ π‘Œ_π‘Ÿ)) + (π‘ˆ_𝑐+ π‘Œ_π‘Ÿ β€²γ€–π‘ˆβ€²γ€— _𝐢)/(1+ π‘Œ_π‘Ÿ ) + 8.314l𝑇_𝑐 =

( β€²β€²γ€– γ€—π‘ˆ _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧) =

𝑑_𝑧=

π‘ˆ_𝑧 + 8.314.𝑇_𝑧 =

β€²β€²γ€–π‘ˆ γ€— _𝑧 + 8.314.𝑇_𝑧 =

Page 19: termicas.xlsx

7 parΓ‘metros del proceso de expansiΓ³n 9 ParΓ‘metros principales del ciclo. La fraciΓ³n de la presiΓ³n indicada que se gasta en vencer la fricciΓ³n y accionar los mecanismos auxiliares se determina

exponente politropico de expansion 1.23 conform a la expresiΓ³n

grado de expansiΓ³n 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 presiΓ³n al final de la expansion:asumimos que la velocidad media del pistΓ³n es :

0.354402095 Mpa9

8. la presiΓ³n media indicada del ciclo : La presiΓ³n media efectiva del ciclo se halla de la ecuaciΓ³n:

0.975422302 MpaEl rendimiento mecΓ‘nico se determina mediante :

consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es 0.95 entonces la presiΓ³n media indicada real serΓ‘ : 0.7701

0.9267 Mpael consumo especΓ­fico indicado de combustible es :

183.3460864

𝑛_2 =

𝛿 = πœ€/𝜌 = 𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/𝛿^(𝑛_2βˆ’1) =

( 〖𝑃𝑖 ) γ€— _π‘Žπ‘›= 𝑃_π‘Ž ^𝑛1/( βˆ’1)[π‘ž(Τ‘ Τ‘ πœŒβˆ’1)π‘žπœŒ/(𝑛_2βˆ’1) (1βˆ’1/𝛿^(𝑛_2βˆ’1) )βˆ’1/(𝑛_1βˆ’1) (1βˆ’1/ ^(𝑛_1βˆ’1) )]Τ‘

( 〖𝑃𝑖 ) γ€—_π‘Žπ‘›=

𝑝_𝑖=

𝑃_π‘š= A + β𝑣_𝑝

𝑣_𝑝 =

𝑃_𝑒= 𝑝_𝑖- 𝑝_π‘š =

𝑛_π‘š = 𝑝_𝑒/𝑝_𝑖 =

𝑔_𝑙= 3600(𝑛_𝑣 ρ_0)/(𝑝_𝑖 α𝑙_0 )=

𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/𝛿^(𝑛_2 ) =

Page 20: termicas.xlsx

9 ParΓ‘metros principales del ciclo. La fraciΓ³n de la presiΓ³n indicada que se gasta en vencer la fricciΓ³n 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 cΓ‘mara 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 pistΓ³n es :entoncess 0.2130 Mpa

m/s

La presiΓ³n media efectiva del ciclo se halla de la ecuaciΓ³n:

0.714 Mpa

DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR El rendimiento mecΓ‘nico se determina mediante :

La cilindrada total del motor se halla mediante:

el consumo especΓ­fico indicado de combustible es :Volumen de trabajo de un cilindro:

g/kw.h 1.401

designamos la relaciΓ³n S/D = J. Entonces

de donde :

D =

Por lo tanto escogemos que :

S= 125

la velocidad media del pistΓ³n serΓ‘ :

𝑃_π‘š= A + β𝑣_𝑝

𝑃_π‘š =

𝑔_𝑒 = 𝑔_𝑖/𝑛_π‘š =

𝑛_𝑖= 3600/(𝑔_𝑖 𝐻_𝑒 ) = 𝑛_𝑒 = 𝑛_𝑖 𝑛_π‘š =

𝑔_𝑒 𝑁_𝑒.γ€– 10 γ€— ^(βˆ’3)=

〖𝑖𝑣〗 _β„Ž = (30.𝑁_𝑒.𝜏)/(𝑝_𝑒 𝑛) =

𝑣_β„Ž= 〖𝑖𝑣〗 _β„Ž/8=

𝑉_β„Ž = πœ‹/4 𝐷^2 𝑆= πœ‹/4 𝐷^3 𝐽𝐷= ((4𝑉_βˆ›β„Ž)/πœ‹π½) =

Page 21: termicas.xlsx

10𝑣_𝑝 =S.n/30=

Page 22: termicas.xlsx

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 expresiΓ³n :

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 relaciΓ³n S/D = J. Entonces

Asumimos que J = 1

1.2128526519632 dm

121.28526519632 mm

mm

la velocidad media del pistΓ³n serΓ‘ :

𝑔_𝑒 = 𝑔_𝑖/𝑛_π‘š =

𝑛_𝑖= 3600/(𝑔_𝑖 𝐻_𝑒 ) = 𝑛_𝑒 = 𝑛_𝑖 𝑛_π‘š =

𝑔_𝑒 𝑁_𝑒.γ€– 10 γ€— ^(βˆ’3)=

Page 23: termicas.xlsx

m/s