Atps termodinamica

PASSO 1

        Representar o diagrama P – v idealizado para o Ciclo de Otto num motor a gasolina de 4 tempos e explicar o que ocorre em cada um dos processos nesse ciclo.

MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, QUATRO TEMPOS – CICLO DE OTTO E IGNIÇÃO À FAGULHA

Este tipo de motor utiliza como combustível: gasolina; álcool e GNV (gás natural veicular).

Exemplo de motor que estudaremos:

                                                                                                

[pic 1]

CICLOS:

1. No primeiro tempo (admissão - isobárica), o pistão se desloca do ponto morto superior para o inferior com a válvula de admissão aberta, o vácuo aspira e mistura ar/combustível, a pressão interna praticamente não varia, fica próximo da pressão atmosférica.

PMS = Ponto morto superior

PMI = Ponto morto inferior

[pic 2]

1. Segundo tempo (compressão), (inicio do ciclo de Otto adiabática) com as válvulas fechadas, o pistão sobe do ponto morto inferior para o superior, comprimindo a mistura combustível-ar, a pressão interna aumenta aproximadamente conforme equação geral dos gases.[pic 3]

1. No terceiro tempo ocorre a expansão (combustão isocórica - adiabática). A mistura combustível-ar explode com as válvulas fechadas, há um brusco e instantâneo aumento da pressão, impelindo o pistão. O aumento da pressão no cilindro impede que segue até o Ponto Morto Inferior no único tempo do motor de ciclo. O terceiro tempo é o único que fornece energia mecânica ao ciclo motor.

[pic 4][pic 5]

1. A válvula de escape abre, os gases de combustão são expelidos, o pistão segue para o ponto morto superior, a pressão interna cai para próximo da atmosfera. Um pouco antes de o cilindro atingir o PMS, a válvula de admissão começa a se abrir, a diferença de temperatura e densidade entre os gases da admissão e do escape, e a inércia dos gases, levam o resquício dos gases queimados para o coletor de escapamento e a válvula de escape se fecha, em preparação para o reinício do ciclo de quatro tempos.

[pic 6]

PASSO 2

        Mostrar que o rendimento do ciclo para uma mistura de ar com vapor de gasolina (tratada como gás ideal) é dado por:  onde rv é a taxa de compressão e a k e a coeficiente adiabática da mistura. Explicar o significado de cada termo na equação;[pic 7]

        Em um motor real e ideal, determinar a quantidade de calor de fonte quente (Qq) e da fonte fria (Qf), o rendimento térmico do Ciclo de Otto será expresso em função dos volumes máximos e mínimos cuja razão é conhecida como taxa de compressão (k)

        O calor cedido e recebido ocorre em processos isocóricos. Logo as quantidades de calor cedidas e recebidas podem ser determinadas pelas equações (1) e (2).

Qq=Cv(T1−T4)                                (1)

Qf = Cv(T3−T2)                                (2)

Onde: Cv = capacidade calorífica a volume constante

        Nas transformações adiabáticas, as relações são definidas pelas equações (3) e (4).

  T3  T4[pic 8][pic 9]

T3 = T4                                         (3)[pic 10]

  T3 = T4 [pic 11]

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