Calculo Termino Final - Grupo 9
July 26, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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Laboratorio N 1, 2 y 3 Calculo térmico completo Curso: Motores de Combusón Interna Docente: Eddy Cuty Clemente Grupo: 9
Integrantes: Apellidos y Nombres - Carbajal Rojas, Arturo - Vargas Diaz, Enrique Javier - Vargas Flores, Carlos Alberto - Medina Sovero, Jose Antonio
Ciclo: Agosto -2021
CONTENIDO DEL CALCULO TERMICO N 1 1. Datos técnicos técnicos del del protopo protopo del del motor motor de combus combusón ón intern interna. a. 2. Combusble 2.1. Poder calorífco calorífco inerior inerior 3. Paráme Parámetro tross del del medio medio de trabaj trabajo o 3.1. Candad de aire necesario para para la combusón de de un kilogramo de combusble líquido o gaseoso 3.2. Can mezcla mezcla resca resos ca de la combusó 3.3. Candad Candad Candad dad de de los product productos combusón n 3.4. Presión Presión y temperatu temperatura ra del medio medio ambiente ambiente 3.5. Presión y temperatura temperatura de los gases residuales; y calentamiento de de la mezcla resca resca 4. Pr Proc oces eso o de de adm admis isió ión n 4.1. Presión Presión al fnal de la admisión admisión 4.2. Coefcient Coefcientee de gases gases residu residuales ales 4.3. Temperatu Temperatura ra al fnal fnal de la admisió admisión n 4.4. Coefcient Coefcientee de llenado o rendimiento rendimiento volumétri volumétrico co 5. Pr Proc oces eso o de comp compre resi sión ón 5.1. Índice Índice adia adiabá báco co 5.2. Presión Presión al fnal fnal de la compresi compresión ón 5.3. Temperatu Temperatura ra al fnal fnal de la compres compresión ión 5.4. Calor especifco especifco molar medio de la mezcla(aire) al fnal de la compresión 5.5. Calor especifco molar molar medio de los gases residuales residuales al fnal de la compresión 5.6. Calor especifco especifco molar medio de la mezcla de trabajo (aire+combusble+gases (aire+combusble+gases residuales) 6. Pr Proc oces eso o de Co Comb mbus usó ón n 6.1. Coefcient Coefcientee de variación molecular molecular de la mezcla mezcla resca 6.2. Coefcient Coefcientee de variación molecular molecular de la mezcla mezcla de trabajo 6.3. Poder calorífco calorífco de la combusó combusón n de la mezcla de trabajo trabajo 6.4. Cálculo Cálculo de los producto productoss de la combusó combusón n 6.5. Temperatu Temperatura ra de combusón combusón Tz 6.6. Presió Presión n de combus combusón ón Pz 6.7. Rao de expans expansión ión prelim preliminar inar 7. Pr Proc oces eso o de ex expa pans nsió ión n 7.1. Coef ciente politrópico politr expans expansión 7.2. Coefcient Presión Presión al efnal fnal deópico la expansió expde ansión n ión 7.3. Temperatu Temperatura ra al fnal fnal de la expansi expansión ón 7.4. Coefcient Coefcientee de expansión expansión posteri posterior or 8. Paráme Parámetro tross indica indicados dos de de ciclo ciclo de trabaj trabajo o 8.1. Presió Presión n media media indicada indicada 8.2. Rendimient Rendimiento o o efcienci efcienciaa indicada indicada 8.3. Consumo Consumo especifco especifco indicado indicado de combusb combusble le 9. Perd Perdid idas as mecá mecáni nica cass 9.1. Presión Presión de perdidas perdidas mecánic mecánicas as 10. Parámetros Parámetros eecvo eecvoss del ciclo de trabajo trabajo 10.1. Presión Presión media eecva eecva 10 10.2. .2. Efcie Efcienc ncia ia mecá mecáni nica ca 10.3. Rendim 10.3. Rendimien iento to o efcien efciencia cia eecv eecvaa 10.4.. Consum 10.4 Consumo o especif especifco co ee eecv cvo o de combus combusble ble
11. Dimensiones del cilindro y nuevos parámetros parámetros del motor 11.1.. Cil 11.1 Cilind indrad radaa del del motor motor segú según n Ne, Ne, Pe, Pe, y n 11.2.. Diámet 11.2 Diámetro ro y carre carrera ra del cilind cilindro ro 11.3.. Nueva 11.3 Nueva cilind cilindrad radaa del del motor motor 11.4.. Poten 11.4 Potencia cia ee eecv cvaa del del nuevo nuevo motor motor 11.5.. Torque 11.5 Torque eecv eecvo o del del nuevo nuevo motor motor 11.6.. Consum 11.6 Consumo o horar horario io de de comb combus usble ble
1. Datos Datos técnicos técnicos del del protopo protopo del del motor motor de combus combusón ón interna interna.. DATOS TECNICOS DEL PROTOTIPO DEL MOTOR VARIANTE TIPO DE DE MO MOTOR
7 Adimencional
Gasolina
POTENCIA NOMINAL
kW
112
FRECUENCIA DE ROTACION NOMINAL
rpm
3100
GRADO DE ELEVACION DE PRESION
Adimencional
NO APLICA
NUMERO DE CILINDROS
i
8V
GRADO O RELACION DE COMPRESION
Adimencional
7.8
COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE
Adimencional
0.9
COMBUSTIBLE
Adimencional
70% Gasolina y 30% 2 methyl uran
2. Combusble
GRUPO N
VARIANTE
TIPO DE COMBUSTBLE ALTERNATIVO
9
7
2 methyl uran
FORMULA QUIMICA DEL COMBUSTIBLE ALTERNATIVO
CONCENTRACION
COMBUSTIBLE FOSIL Y FORMULA QUIMICA
C5H6O
NO APLICA
GASOLINA, C8H18
Concentración de combusble gasolina C8H18 pura: C + H + O=1 C =
( 8 × 12 ) =0.8421 ( 8 × 12 ) +(18 × 1 )
H =
( 18 × 1 ) = 0.1579 ( 8 × 12 ) +( 18 × 1)
Concentración de combusble alternavo 2 Methyl Furan C5H60 puro: C + H + O=1 C =
( 12 × 5)
( 12 × 5 )+( 1 × 60 )
=0.5000
H =
( 1 × 60 ) =0.5000 ( 12 × 5 ) +( 1 × 60)
Concentración de la mezcla de combusbles gasolina y 2 Methyl Furan: 70 % Gasolina
30%2 Methyl Furan
C = 0.8421 × 0.7 + 0.5000 × 0.3= 0.7395 H = 0.1579 × 0.7 + 0.5 × 0.3=0.2605 2.1. Poder calorífco calorífco inerior inerior Según la órmula de Mendeléiev se puede calcular el poder calorífco inerior de un combusble líquido (MJ/kg) H u=33.91 C + 125.6 H −10.89 ( O −S )−2.51 ( 9 H + W ) Combusble Gasolina Pura H ugasolina =33.91 ( 0.8421 )+125.6 ( 0.1579 )−2.51 ( 9 × 0.1579) H ugasolina =44.8209 MJ / kg Combusble 2 Methyl Furan Alterna H u 2 methyl furan=33.91 ( 0.5000 )+ 125.6 ( 0.5000)− 2.51 ( 9 × 0.5000 ) H u 2 methyl furan=68.4600 MJ / kg Para la Mezcla H umezcla=33.91 ( 0.7395 )+ 125.6 ( 0.2605 )− 2.51 ( 9 × 0.2605 ) H umezcla=51.9106 MJ / kg 3. Paráme Parámetro tross del del medi medio o de de ttrab rabajo ajo Coefciente de exceso de aire α Para nuestro calculo ulizaremos el valor asignado α = 0.9 3.1. Candad de aire necesario para la combusón de un kilogramo de combusble combusble líquido o gaseoso
Al conocer el combusble a ulizar, la candad de aire teórica necesaria para la ccombusón ombusón de 1kg de combusble se halla mediante las siguientes ormulas:
FÓRMULA (1.3)
)
(
l 0=
1 8 C + 8 H − O kgaire / kg.comb 0.23 3
l 0=
1 8 airee / kg.comb ( 0.7395 )+ 8 ( 0.2605 ) kg air 0.23 3
)
(
l 0=17.6348 kg air airee / kg .comb .comb
FÓRMULA (1.4)
(
)
L0=
1 C H O kmoll aire kmo aire / kg.comb + − 0.208 12 4 32
L0=
1 0.7395 0.2605 kmol aire aire / kg.comb + 0.208 12 4
(
)
L0=0.6094 kmol / kg.comb
FÓRMULA (1.7)
l L α = = l 0 L0 l= α x l0 … . a L= α x L0 … . b Hallando a l = α x l 0= 0.9 x 17.637=15.873 kgaire / kgcomb Hallando b L= α x L0= 0.9 x 0.609=0.548 km kmol ol ai airr e / kg.comb
FÓRMULA (1.5) Masa molecular aparente de aire l 0 17.637 μa = = =28.96 kg / kmol L0 0.609
3.2. Candad Candad de mezcla mezcla resca resca
Para motores Gasolina la masa molecular del combusble (m) se encuentra en el siguiente rango: 110 hasta 120 kg/kmol Para este caso asumiremos m = 115 kg/kmol
FÓRMULA (1.8)
M 1=α L 0 +
1 mf
M 1=0.9 x 0.6094 +
1 115
M 1=0.5572 km kmol ol de mezcl mezcla a / kg .comb .comb Además, para cualquier combusble la masa de la mezcla de combusón es: m 1= α l 0 + 1 m1=0.9 ( 17.6348)+ 1 m1=16.8713 kg / kmol 3.3. Candad Candad de los producto productoss de la combusón combusón Cuando Cuand o la combusón es incomplet incompletaa ( α < 1) . El coefcie coefciente nte de exceso exceso de aire es menor menor a la unidad, se obene una mezcla rica. En esta, los productos de la combusón incluyen monóxido de carbono CO, dióxido de carbono CO2, Hidrogeno H2, vapor de agua H2O y nitrógeno N2. K es el valor constante que depende de la relación entre la candad de hidrógeno y la de monóxido de carbono que conenen los productos de la combusón, este actor se encuentra entre 0.45 y 0.5. se tomará K = 0.5 para todos los casos. FÓRMULA (1.16)
Dióxido de carbono CO 2 (kmol de CO2/kg de combusble)
( )
M CO 2 =
1 −∝ C × 0.208 × L0 −2 × 12 1 + K
M CO 2 =
1−0.9 0.7395 −2 × × 0.208 × 0.6094 1 + 0.5 12
(
M CO 2 =0.0447 kmol / kg
)
Monóxido de carbono CO (kmol de CO 2/kg de combusble)
M CO =2 ×
( −+ )
M CO =2 ×
(
1 ∝ × 0.208 × L0 1 K
)
1− 0.9 × 0.208 × 0.6094 1 + 0.5
M CO= 0.0169 kmol / kg Vapor de agua H2O (kmol de H2O /kg de combusble)
( )
H 1 −∝ M H 20 × 0.208 × L0 − 2 × K × 20= 2 1 + K M H 20 20=
(
)
0.2606 1−0.9 × 0.208 × 0.6094 −2 × 0.5 × 2 1 + 0.5
M H 2 2 O= 0.1218 kmol / kg
Hidrogeno H2 (kmol de O 2/kg de combusble) M H 2 2= 2 × K ×
( )
M H 2 2= 2 × 0.5 ×
1− ∝ × 0.208 × L0 1+ K
(
)
1 −0.9 × 0.208 × 0.6094 1 × 0.5
M H 2 2= 0.0085 kmol / kg
Nitrógeno N2 (kmol de N2/kg de combusble) ∝
M N 2 2=0.792 × × L0 M N 2 2 =0.792 × 0.9 × 0.6094 M N 2 2=0.4344 kmol / kg La candad total de los productos de combusón es: FÓRMULA (1.17) M 2= M CO+ M CO 2+ M H 2 2 O+ M H 2 2+ M N 2
M 2=0.0447 + 0.0169 + 0.1218 + 0.0085 + 0.4344
M 2=0.6264 kmol / kg La presencia de CO indica que hay exceso de combusble o que no hay una combusón completa. μ0− ¿El cambio de volumen durante la combusón se ha adoptado expresarlo por una magnitud relava llamado como coefciente teórico de variación molecular o coefciente de variación molecular de la mezcla resca.
FÓRMULA (1.19) μ0=
M 2 M 1
μ0=
0.6264 =1.1242 0.5572
3.4. Presión Presión y temperatura temperatura del medio medio ambiente ambiente Para el siguiente cálculo tendremos los siguientes datos de entrada para motores de aspiración natural: -
Presión del ambiente P0= 0.1 MPa
-
Temperatura del ambiente T 0=25 ° C =298 K
3.5. Presión y temperatura temperatura de los gases residuales; y calentamiento de la mezcla resca -
Pres Presió ión n de de llos os gase gasess res resid idua uale less Pr :
Para motores de aspiración natural, se ulizará la siguiente órmula: Pr =(1.05 −1.25 ) P0 En este caso se eligió para el cálculo el valor de 1.10 Pr =( 1.10 ) 0.1 MPa Pr =0.11 MPa -
Te Temp mper erat atur uraa de gas gases es res resid idua uale less T r:
Para motores a gasolina o de encendido por chispa (SI), se ene el siguiente rango de valores:
900 - 1100 K Se seleccionó la temperatura de 1000 K. T r=1000 K -
Temper Temperatu atura ra de de preca precalen lentam tamien iento to de de llaa mezc mezcla la res resca ca
Dependiendo del po de motor los valores de ∆ T : Motores Gasolina
0 - 20 °
Escogeremos el valor del incremento de temperatura de la mezcla resa ∆ T =10 ° . Este valor elegido, indica que el motor está calentado a la mezcla a niveles medios de temperatura T 0−∆ T =T 2 T 2=Temperatu emperatura ra de pr preca ecalenta lentamien miento to de la mezcla mezclafre fresca sca . T 2=298−10 T 2=288 K 4. Proc Proces eso o de ad admi misi sión ón 4.1. Presión Presión al fnal fnal de la admisión admisión La presión al fnal de la admisión para motor a gasolina o de encendido por chispa (SI) Pa= Po − ∆ Pa
∆ Pa = ( β β + ε ¿ ) ¿ 2
6
10 ρk = P0 × ¿ Ra × ¿
Ra=
R 8315 J /( kgdeg ) = μ0 28.06
6
10 ρk =0.1 × =1.1732 Kg / m3 287 × 298
2
49.8214 ∆ Pa=( 3 )( ) × 1.1732 × 10−6 2
∆ pa = 0.0044 MPa
Finalmente, la presión al fnal de la admisión: pa= p o− ∆ p a pa= 0.1−0.0044 pa= 0.0956 MPa 4.2. Coefciente Coefciente de gases gases residuale residualess El valor del coefciente en un motor de cuatro empos: T + ∆ T γ r =
γ r =
k
T r
p × εp −r p a r
0.11 298 + 10 × 1000 ( 7.8 ) ( 0.0956 )−0.11
γ r =0.0533 4.3. Temperatur Temperaturaa al fnal de de la admisión admisión La temperatura al fnal de la admisión está dada por la ecuación: T a=( T kk + ∆ T + γ r T r )/( )/ ( 1 + γ r ) T a=
298 + 10 + ( 0.0533 ) ( 1000 ) 1 + 0.0533
T a=343.0172 K En los motores Gasolina de cuatro empos la temperatura al fnal de la admisión T a varía con los límites 320-370K. 4.4. Coefciente Coefciente de llenado llenado o rendimie rendimiento nto volumétric volumétrico o
El valor más importante caracterísco del proceso de admisión es el rendimiento volumétrico, para un motor de cuatro empos se calcula:
T k
ηV =
1 1 × × ×( ε p a− pr ) T k + ∆ T ε −1 pk
ηV =
1 1 298 × ( 7 .4 ( 0.0956 )−0.11 ) × × 298 + 10 7.8 −1 0.1
ηV =0.8501 5. Proc Proces eso o de co comp mpre resi sión ón 5.1.. Índice 5.1 Índice adiab adiabác áco o Valor k1 o índice adiabáco se halla de la tabla 3.4 con los siguientes datos: ε =7.8 T a=343.0172 K Luego obtenemos el valor de k 1: k 1=1.3780 Los valores del índice politrópico de compresión ( n1) para motores Gasolina varían en el rango de ( k 1−0.00 ) a ( k 1 −0.04 ) Entonces: n1 =(1.3780 −0.00 )a ( 1.3780−0.04 ) n1 = 1.3780 a 1.3380 Asumiremos n1 =1.3580
1.3780
343.0172
7.8
5.2. Presión Presión al fnal fnal de la compre compresión sión pc = pa ε
n1
1.3580
pc =0.0956 × 7.8 pc =1.5557 MPa
5.3. Temperatur Temperaturaa al fnal de la compre compresión sión T c =T a ε
n1− 1
0.3580
T c =343.0172 × 7.8
T c = 715.6254 K CALCULO TERMICO PARTE 2 5.4. Calor especifco molar molar medio de la mezcla resca (aire) (aire) al fnal de la compresión
Ulizaremoss la órmula Ulizaremo órmula para temperatura temperatura desde 0 a 1500°C, ya que este proceso proceso ocurre ocurre entre la admisión y la compresión, por lo que la temperatura inicial no podría ser 1500°C como se indica en la parte derecha de la tabla 1.6.
-
TEMPERATURA T c (Temperatura fnal de la compresión): T c = 715.6254K= 715.6254 K – 273 K = 442.6254°C
m C V =20.600 + 0.002638 t c m C V =20.600 + 0.002638 ( 442.6254 ) m C V =21.7676 -
kJ kmol.°C
TEMPERATURA T k (Entrada a cámara de combusón): T k = 298K=298K – 273K = 25°C
m C V =20.600 + 0.002638 t k m C V =20.600 + 0.002638 ( 25 ) m C V =20.666
kJ kmol.°C
5.5. Calor especifco molar molar medio de los gases residuales al al fnal de la la compresión De la tabla 1.7 se procede a interpolar con los siguientes valores de entrada de las temperaturas T c = 715.6254 K= 442.6254°C, T k = 298K= 25°C y α=0.90
-
TEMPERATURA T c (Temperatura fnal de la compresión): T c = 715.6254 K= 442.6254°C kJ mC ' ' V =23.6277 kmol.°C
-
TEMPERATURA T k (Entrada a cámara de combusón): T k = 298K= 25°C
mC ' ' V =22.1235 kJ kmol .° C 5.6. Calor especifco molar medio de la mezcla de trabajo trabajo (aire+combusble+gases (aire+combusble+gases residuales): γ r =0.0533
( mc ' ¿ ¿ V ))tctk =
1 ¿¿ 1+ γ r
( mc ' ¿ ¿ V ))tctk =
1 [ 21.7676 +0.0533 ( 23.6277) ] ¿ 1+ 0.0533
kJ ¿ ( mc ' ¿ ¿ V ))tctk =21.8617 kmol.°C 6. Proc Proces eso o de com combu bus són ón 6.1. Coefciente Coefciente de variación variación molecul molecular ar de la mezcla resca μ0=
M 2 M 1
=
0.6264 0.5572
=1.1242
6.2. Coefciente Coefciente de variación variación molecul molecular ar de la mezcla de trabajo μ=
( μ + γ r ) ( 1.1242+ 0.0533) =1.1179 = ( 1+ 0.0533) ( 1+ γ r ) 0
6.3. Poder calorí calorífco fco de la combusón combusón de la mezcla mezcla de trabajo trabajo At α < 1 ; H u=51.9106 MJ / kg ∆ H u =119.95 ( 1−0.90 ) 0.6094 =7.3098 MJ / kg H w .m =
( H ¿ ¿ u− ∆ H u) 51.9106 −7.3098 Mj ¿ =75.9940 = Kmol 0.5572 ( 1 + 0.0533 ) M ( 1 + γ r ) 1
6.4. Cálculo Cálculo de los product productos os de la combusó combusón n
Ulizaremos la órmula para temperatura desde 1501 a 2800°C, ya que este proceso ocurre después de la compresión, por lo que la temperatura inicial no podría estar entre 0°C y 1500°C como se indica en la parte izquierda de la tabla 1.6. Datos Previos: De la tabla M CO 2 =0.0477 kmol / kg
m c ´ ´ vC O =39.123 + 0.003349 tz
M CO =0.0169 kmol / kg
m c ´ ´ vCO =22.490 + 0.001430 tz
2
M H 2 2 O= 0.1218 kmol / kg
m c ´ ´ v H 22 O=26.670 + 0.004438 tz
M H 2 2= 0.0085 kmol / kg
m c ´ ´ v H =19.678 + 0.001758 tz
M N 2 2=0.4344 kmol / kg
2
m c ´ ´ v N =21.951+ 0.001457 tz 2
¿¿ ¿¿ ¿¿ Donde:
tz p)} rsub {t0} rsup {tz} = {(mC v )t 0 + 8.315 ( mC p)}
¿¿ 6.5. Temperatur Temperaturaa de combu combusón són Tz Tz
El coefciente de ulización de calor indica cuanto se ha ulizado del calor desprendido en la combus combusón ón.. En este este caso caso uliza ulizarem remos os 0.88, 0.88, indican indicando do que nuestr nuestro o motor motor es de efciencia media.
Para calcular la temperatura de combusón, se elegirá la órmula 3.28, ya que indica para procesos donde se suministra calor a volumen constante, es decir procesos oo, es decir encendido por chispa, el cual es nuestro caso.
ε z H w .m + ¿ −3
0.88 x 75994 + 21.8617 × 442.6254 =( 1.1179)( 24.2615 + 2.1712 × 1 0 t z ) t z −3
2.4272 × 1 0 t z
2
+ 27.1219 t z−76551.2637 = 0
Se relacionará la ormula anterior con la ormula general de una ecuación cuadráca. 2
A t z + B t z− C = 0 En donde A, B y C serán los siguientes valores: A =2.4272 × 10
−3
B=27.1219
C =− =−9743.4184
− B ± √ b − 4 ac 2
x =
2a
2 −3 27.1219 − 4 ( 2.4272 x 1 0 )(−76551.2637 ) − B ± √ b2− 4 ac −27.1219 ± √ 27.1219 = x = −3 2a 2 ( 2.4272 × 1 0 )
x =t z =2334.6876 ° C El resultado se encuentra en °C debemos converrlo a K, el resultado será: T z =2334.6876 + 273= 2607.6876 K 6.6. Presión Presión de combusón combusón Pz
Por ser nuestro motor de estudio a volumen constante, es decir encendido por chispa, ulizaremos la órmula 3.31. p z= pc μ T z / T c p z=1.5557 ( 1.1179 ) 2607.6876 / 715.6254 p z=6.3372 Mpa Segun datos experimentales para motores encendido por chispa se ene los siguientes rangos para Tz y Pz: Tz = 2400 a 2900 k λ =
p z p c
=
Pz = 3.5 a 7 Mpa
6.3372 Mpa = 4.0735 1.5557 Mpa
7. Proc Proces eso o de exp expan ansi sión ón 7.1. 7.2. Presión Presión al fnal fnal de la expansión expansión Para el cálculo al fnal de la expansión se debe tener en cuenta el valor de n2de acuerdo con el po de motor, se encuentra en el siguiente rango: Motor Encendido por chispa
1.18 a 1.28
Se selecciono el valor para n2 =1.26 Procedemos con la ormula pb=
p z ε
n2
=¿
6.3372 MPa 1.26
7.8
=¿ 0.4763 MPa
7.3. Temperatur Temperaturaa al fnal de de la expansió expansión n T b=
T z ε
n2− 1
=¿
2607.6876 K
8. Paráme Parámetro tross indicad indicados os del del ciclo ciclo de trab trabajo ajo 8.1. Presión Presión media media indicada indicada
1.26− 1
7.8
=¿ 1528.6602 K
,
Pi=
,
Pi=
[ ( ) ( ) [ (
pc
1 1 1 λ 1− n −1 1 − n −1 − n1−1 ε −1 n2−1 ε ε 1
2
1.5557 4.0735 1 1− 1.26− 1 7.8 −1 1.26 −1 7.8
−
)] (
1 1 1− 1.3580 −1 1.3580−1 7.8
)]
Obtenemos la presión media eecva indicada teórica. ,
Pi=1.1506 MPa Para calcular la presión media indicada real consideramos: φ r=0.95 ,
Pi= φr∗ P i Pi=1. 0931 0931 MPa 8.2. Rendimien Rendimiento to o efciencia efciencia indicad indicadaa ηi =
ηi =
Pi∗l o∗α
( H u∗ ρ k ∗η v )
=0.3185
∗ ∗0.9 =0.3351 ( 51.9106∗1.1732∗0.8501) 1.0931 17.637
8.3. Consumo Consumo especifco especifco indicado indicado de combusble combusble gi =
6
∗ ρk ∗ηv∗1 0 Pi∗l o∗α
3600
6
gi= 3600∗1.1732∗0.8501∗ 10 = 206.9271 g /( kW ∗h ) 1.0931∗17.637∗0.9 9. Pe Perd rdid idas as mec mecán ánic icas as 9.1. Presión Presión de perdida perdidass mecánicas mecánicas Pm=A+BWm
PERDIDAS MECANICAS A B Wm 0.0490 0.0155 9.0 -13.0 m/s 0.0900 0.0118 5.5 -10.5 m/s
W m =11 m / s Pm =0.049 + 0.0155∗ W m
TIPO DE MOTOR Gasolina Diesel
Pm =0.2195 MPa 10. Parámetro Parámetross eecvos eecvos del ciclo de trabajo trabajo 10.1. Presión media eecva Pe = Pi− P m=0.8822 MPa Pe = 1.0931− 0.2195=0.8736 MPa 10.2. Efciencia mecánica P e 0.8736 ηm = = =0.7992 Pi 1.0931
10.3. Efciencia eecva ηe = ηi∗ηm ηe = 0.3351∗0.7992=0.2678
10.4. Consumo especifco eecvo de combusble 6
ge =
∗ ρk ∗η v∗1 0 Pe∗l o∗α
3600
6
3600∗1.1732∗0.8501∗1 0 ge = 0.8736∗17.637∗0.9
= 258.9194 g /( kW ∗h )
11. Dimensiones del cilindro y nuevos parámetros del motor 11 11.1 .1..
Ci Cili lind ndra rada da del del mot motor or seg según ún Ne, Ne, Pe, Pe, y n
Los parámetros del motor son lo siguiente: Ne= 112kW, n= 3100 rpm, τ =4, τ =4, i=8 Pe = 0. 87 8736 36 MPa V l = 30 τ N e = 30 ( 4 )( 112) = 4.9628 L 0.8736 ( 3100 ) P e n V l 4.9628 V H = = =0.6204 L 8 i 11 11.2 .2..
Diám Diámet etro ro y ca carr rrer eraa del del ccil ilin indr dro o
√
B=100 × 3
4 V H
S B
( π )
S 3 Sihacemos B =1.0 B=100 ×
√
(
4 0.6204
( π )
)
B= 92.4395 mm
Por estándares de abricación se aproxima a un valor comercial de 95 mm B= S = 95 mm 11 11.3 .3..
Nuev Nuevaa cil cilin indr drad adaa del del moto motorr 2
π B Si V l = 6 4 × 10 2
6
Vl = π ( 95 ) ( 95 ) 8 /( 4 × 10
)
V l =5.3870 L 11 11.4 .4..
Po Pote tenc ncia ia eec eecv vaa del del nuev nuevo o moto motorr
N e = pe V l n /( 30 τ ) N e =0.8736 ( 5.3870 ) 3100 /( 30 × 4 ) N e =1 21.5 21.5738 738 kW 11 11.5 .5..
Torq Torque ue e eec ecv vo o del del nu nuev evo o mot motor or 4
10 N e T e =(3 × )( ) π n 4
10 121.5738 T e =(3 × )( ) π 3100
T e =374.4982 N −m 11 11.6 .6..
Cons Consum umo o hora horari rio o de co comb mbus usb ble le
Gf = N e g e −3
Gf =121.5738 (258.9194 ) × 10 Gf =31.4778 kg / h
Conclusiones:
La presión de los gases residuales, debe ser mayor a la presión del medio ambiente en un motor a gasolina, así garanzamos que los gases salgan por el conducto del escape
hacia el medio ambiente. Para obtener un mejor rendimiento volumétrico elegimos un valor mínimo en el rango de Pr, ya que si elegimos un valor mayor el rendimiento volumétrico disminuiría, debi debido do a que que lo loss gase gasess resi residu dual ales es podr podría ían n ex expa pand ndir irse se en la ase ase de admi admisi sión ón,, obstaculizando la introducción de carga resa.
Finalmente obtenemos una mayor potencia eecvo en el nuevo de motor de 5 kW de más aproximadamente, logrando alcanzar las expectavas del calculo térmico.
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