Motores de combustão

FATEC – SP – MECÂNICA

SISTEMAS MECÂNICOS II

TURNO: NOTURNO

GRUPO: 922

PROFº : ANGELO

ATIVIDADE: DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE AR EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA

13208491        RENAN FERREIRA

13208508        GLAUBER S. GUILHERME

13208221        LUCAS CARMONA

ENTREGUE POR                                                                EM

RECEBIDO POR                                                                EM

Introdução

Como o motor de combustão é uma máquina térmica, a produção de potencia provém do fornecimento de calor proveniente da mistura ar-combustível. No caso .[pic 1]

Nem todo calor gerado é transformado em trabalho, uma parte é cedida à fonte fria e outra parte pode não chegar a se converter, uma vez que a combustão não é completa. Dessa forma como exige a Segunda lei da termodinâmica, . E define-se a eficiência térmica como sendo:  .[pic 2][pic 3][pic 4]

O que pode observar que:  .. Esta expressão mostra claramente que o método mais simples de se obter  (potência de atrito) é por meio do conhecimento de  e . Ainda podemos definir:[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9]

Eficiência global:         (eq. 4)[pic 10]

Eficiência mecânica:         (eq. 5)[pic 11]

Comparando as equações de potência específica ( (eq. 6)), de potência indicada ( (eq. 7)) e com a eq. 1 conclui-se que:  (eq. 8)[pic 12][pic 13][pic 14]

Das equações 1, 6 e ((eq. 9)) Tem-se:  (eq. 10)[pic 15][pic 16]

Define-se relação combustível-ar como sendo a relação entre a massa de combustível e a massa de ar, ou os respectivos consumos, que compõem a mistura, ou:  (eq. 11)[pic 17]

Pelas equações 3 e 4 tem-se:  (eq. 12)[pic 18]

Sendo:

: Consumo do ar[pic 19]

: eficiência volumétrica[pic 20]

O que observa na equação 5 é a proporcionalidade entre a potência efetiva do motor e o consumo de ar , o que torna esse fator extremamente importante para o estudo da admissão de ar para o motor.[pic 21]

Método de determinação de consumo de ar

O consumo ou vazão em massa de ar para o motor pode ser medido em laboratório de forma relativamente simples, por meio de qualquer medidor de fluxo. Por exemplo, a figura 1 mostra com objetivos didáticos a aplicação de um bocal ou placa de orifício.

[pic 22]

Figura 1

Pela equação de Bernoulli (fluido ideal):

[pic 23]

Supõe-se em (2) um baixo número de mach (M), para não levar em consideração variações de .[pic 24]

Sendo (1) um ponto do meio ambiente longe do bocal e, portanto, com  e  (na escala relativa) e supondo um escoamento em (2) com número de  para não levar em consideração efeitos de compressibilidade, tem-se ao observar que :[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28]

[pic 29]

Já que [pic 30]

Observa-se que  e que  é uma velocidade teórica, uma vez que foi considerado fluido ideal.[pic 31][pic 32]

Daí:

[pic 33]

Desta forma, , onde  = massa específica do ambiente, e  = área da seção do bocal,[pic 34][pic 35][pic 36]

[pic 37]

Onde  é o coeficiente de descarga do bocal, que leva em consideração o desvio da medida vazão pela equação de Bernoulli para a medida real. [pic 38]

Logo, [pic 39]

Pelo manômetro [pic 40]

Onde  = peso específico do fluído manométrico;[pic 41]

Portanto,  onde [pic 42][pic 43]

Outras formas de medição comumente utilizadas são os medidores “merian” de fluxo laminar, sensores de deslocamento positivo e anemômetros de fio quente, entre outros.