Motor Caterpillar 3408e.(Anexos)Xlsx

Datos de entrada

Potencia nominal (CV-KW) Numero de revoluciones nominales Numero de cilindros Relacin de compresin

518 2000 8 22

363

k nk Tr Tk I. PARAMETROS DE SUSTANCIA DE TRABAJO

2.1425 1.8 710 K 343 K

1,9 -2,5 para motores Diesel 700 - 900

pag 83

pag 91

a. Composicin gravimetrica: (como mnimo 47 N de Cetano)COMBUSTIBLE DIESEL COMPOSICIN ELEMENTAL C H O 0,87 0,126 0,004 Masa Molecular (Kg./Kmol) 180-200 Poder Calrico Bajo (MJ. /Kg.) 42,5

pag 62

b. Poder calrico bajo del combustible Hu c. Los parmetros de la sustancia operante: Lo lo d. Coeficiente de exceso de aire ( ) 1.7 M1= *Lo pag 50 42.44 [MJ/Kg.]

0.500 [Kmol/Kg.] 14.452 [Kg. aire/Kg. comb]

pag 48 pag 48

ecua 45 ecua 44

0.850 [Kmol de carga fresca / Kg. combustible]

II. PRODUCTOS DE LA COMBUSTIN

Mco2 MH2O MO2 MN2

0.0725 0.063 0.0728 0.6732

[Kmol CO2/ 1Kg Comb] [Kmol H2O/ Kg. Comb] [Kmol O2/ Kg Comb] [Kmol N2/ Kg Comb]

III. CANTIDAD TOTAL DE LOS PRODCUTOS DE LA COMBSUTIN M20.8815

IV. LOS PARMETROS DEL MEDIO AMBIENTE Y DE LOS GASES RESIDUALES

Po To

0.1 MPpa

1 Bar

293 K

TK !

P k P o

2.1425

1, 3 1,9 (baja presion ) 1,9 2,5 ( mediana ) 2,5 " (alta )

PK ! P T K OP TK ! TO ( K ) POTenfT K 1 TK

0.21425 Mpa

(Tref68.10 K

(T !

2K

20-40

pag 101

Tr

!

710 K

Pr !V. Parmetros del proceso de admisin:

0.1606875 Mpa

0.75 pag 157

VK !Ra=287

PK 10 R TK a

2.176430552

2 [V (Pa ! ( F ^v ) VK 2 2

0.042440396

( F 2 ^ v)

3.9 100 2.176430552

2,5-4 50-130

[VVKPa ! PK (Pa

0.171809604

0.23104

T (T Kr ! k T r

Pr IP P r a

0.021574434

del 3 al 6%

Ta !

Tk (T K r Tr 1 K r

352.7083646 K

Lv !

Tk (IP P ) a r (Tk (T )(I 1) P k

0.799720701

0,8-0,9

VI. PARMETROS DEL PROCESO DE COMPRESIN : subir n1 1.3615

Del grafico 25: Para

Ta =

352.708365

I

P ! PaI n1 c

11.55462665

Tc ! TaI n1 1para segn tabla 5

1078.205539 K

bajar

805.06Tc

mCv ! aire Tosegn tabla 8

22.72941939 alfa= alfa= 1.7 24.4119583 alfa= 1.8 24.316756

m v C gases

! To

T c

1.6 24.50716049

m v C gases

! To

T c

Tc Tc Tc 1 mC 'v ! mCv K r mC ''v gases mezcla To aire To To 1 K r

22.76495261

VII. PARMETROS DEL PROCESO DE COMBUSTIN:

Q0 !

M2 M1

1.037058824

Qr !

Q0 K r 1 Kr! Hu M 1 (1 K r )

1.036276185

Hu mezclaoperante

48.87496214

mCp productos T 0P ^V ^ V Hu mezcla [(mC ' v mezcla )Tz 8,314P ]t To

Tz

tz 32.1626 0.00183371

2700 (P Q r )Q r ( mCp) Tz t Z To

1.4 0.86 42.03246744 27697.57563 825.6530592

subir

tz

tz^2 33.32933644 0.00190023 0.00190023 33.3293364 -70555.6961

^ z ( Hu ) [(mCv) Tz0 8,314P ]tc 2270(P Q r ) ! Q r (mCp) Tz T T

tz Tz

1909.123711 2182.273711 subir

V!

Q r TZ PTc

1.498

subir

P z

! PP C

16.176

VIII. PARMETROS DEL PROCESO DE EXPANSIN:

H !

I V

14.685

subir

grafico 30 n2 1.269 bajar

Pb !

Pz H n2

0.53472

Tb !

Tz H n2 1

1059.307028 K

IX. Comprobacin de temperatura de los gases residuales asumida inicialmente

Tr !3

Tb Pb Pr

709.5334402

Error !

Trcalc Trasum v100 e 5% Trasum

0.065755864

X. PARMETROS INDICADOS DEL CICLO OPERATIVO DEL MOTOR DIESEL TURBOALIMENTADO

P ,T ! iJi Pi ! Ji Pit

1.486 1.567205631 0.92 1.441829181

Pi ,T ! Pa

1 1 1 PV I n1 (1 n11 )] [P ( V 1) (1 n 2 1 ) n2 1 H n1 1 I I 1

hasta 2,2

pag 171

Li !

PiElo HuV k nv3600 HuL i

0.416409951

0,42-0,48

pag 179

gi !

176.8866136

175-205

pag 179

XI. PARMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR TURBOALIMENTADOS:

Pm = 0,105 +0,012Vp Pe = Pi PmPe Pi

0.2266 1.215229181 0,7-2,0

10.1333333 pag 178

Lm !

0.842838526

0,8-0,9

pag 178

L e ! L iL m ge ! 3600 HuL e

0.350966349

0,35-0,4

pag 179

209.8701094

217-238

pag 179

XII. principales parmetros constructivos del cilindro y del motor:iVh ! Ne30X Pen17.92254526

Vh !4 v (Vh / 12 ) 1000 T * ( S / D)

2.240318158

8.86666667

D!

3

0.141820692 141.820692 m

% de error de diametro

10.45030308

0.01579684

XIII. PARMETROS ENERGTICOS Y ECONMICOS DEL MOTOR TURBOALIMENTADO:

Ne=

Pe iVh .n 30X Ne(9550) nNe iVh

363

Me=

1733.325

NeL=

20.25381968

Gc = Ne ge

76182.84972

Km !

Memax MeN

1.265775316

Mr ! Km 1* 100Pr= Pa' Pb' Pc' Pz'

26.57753162 0.1606875 0.171809604 0.53472 11.55462665 16.176

Vc =Vz' Va = Vb'

0.107 2.347

0.104687 1.88437

K

0.549 1.578738334 0.159825308

0.0477

k3 = Pb`Vb`n2 Vz`` = (k3/Pz``)(1/n2) Px1=k2/Vx2nk

0.04653563

0.93969099

Vc ! Vc '

Vh P * 1 cos(360 J x1 ) (1 cos(720 2J x1 )) 2 4 J x1n1

0.14733876

0.107

0.0406713

Pc = Pa`(Va`/Vc`)nk>n1 asumido

10 7.44453174 2.3 0.090984313 0.00203285

k2 = PcVcnk

Vz = (Vz`+Vz``)/2

0.133254 0.127860 Vl 0.16

(Vd Vz ) 2 K4 ! 4( Pd Pz )vL

-0.000210733

9.9107E-05

0.149807

PL !

K3 vL n2

17.56143136

0.00176485 0.00168823

P ! e

( Pb ` Pa `) 2

0.353266416

Ve = Vc`+Vh

2.347

0.03259982

Vb ! Vc '

Vh P * 1 cos(360 J x1 ) (1 cos(720 2J x1 )) 2 4

1.79280295

Pb = k3 (Vb)-n2

0.752622743

K5 !

( Pb Pe ) 2 4(Vb Ve )

-0.071944394

Va = Vb Po = Pe Ro = Ve Vo Pa = Pr (Pa- Pr) Vo Ro = Ve Vo

1.792802951 0.353266416 1,884 Vo 0.149565396 2.032465223 0.315

0.03259982

Pr Vr=Vc Pr'=Pa Vr'=Vl

0.1606875 0.147338762 0.149565396 0.149807

k5

0.000136939

0.00035261 0.315

k6

0.012529301

Balance Termoenergtico del motor Turboalimentado Cantidad de calor introducido al motor con el combustibleQ! HuGc 3,6

Q!

HuGc 3,6

1034.287193

El calor equivalente al trabajo efectivo por cada segundo Qe = Ne 363El calor transferido al sistema de refrigeracin 1 Qref = CiD1+2m nm E 68.08371255 0,45-0,53

C: 0.48 i: 4 D: 14.18206922 m: 0.65 n: 1900 cantidad de calor que se llevan los gases de escape Qgas =Gc M1( mCv) gases

0,60-0,70

Gc [ M 1( mCv ) gases tr M 1( mCv ) c arg a tk ] 3600

145.3280834 76182.84972 0.850 20.807 60 22.7569 395.24 0.882

TK( m v ) c arg Ca

Tr M2

La cantidad de calor no considerado en los casos anteriores llamado tambin calor residual Qrest = Q comb (Qe +Q ref +Q gases) 457.8753974

363 68.08371255 145.3280834 457.8753974 1034.287193

35.0966349 6.58266998 14.0510377 44.2696574 100

100

22

P ]tc 2270(P Q r ) ! Q r (mCp) Tz0 Tz T

Proceso de expansion Proceso de compresionPUNTO a' c' Vx1(Lts) 2.347 2.299 2.252 2.204 2.156 2.109 2.061 2.013 1.966 1.918 1.870 1.823 1.775 1.727 1.680 1.632 1.584 1.537 1.489 1.441 1.394 1.346 1.298 1.251 1.203 1.155 1.108 1.060 1.012 0.965 0.917 0.869 0.822 0.774 0.726 0.679 0.631 0.583 0.536 0.488 0.440 0.393 0.345 0.297 0.250 0.202 0.154 0.107 Px1(MPa) 0.172 0.177 0.182 0.187 0.193 0.199 0.205 0.212 0.219 0.226 0.234 0.242 0.251 0.261 0.271 0.282 0.293 0.306 0.319 0.334 0.349 0.366 0.385 0.405 0.427 0.451 0.478 0.507 0.540 0.576 0.618 0.664 0.717 0.778 0.848 0.930 1.027 1.143 1.284 1.458 1.677 1.960 2.337 2.862 3.630 4.844 6.988 11.555 PUNTO z'' b' Vx3(Lts) 0.15983 0.20636 0.25290 0.29943 0.34597 0.39250 0.43904 0.48557 0.53211 0.57865 0.62518 0.67172 0.71825 0.76479 0.81132 0.85786 0.90440 0.95093 0.99747 1.04400 1.09054 1.13707 1.18361 1.23014 1.27668 1.32322 1.36975 1.41629 1.46282 1.50936 1.55589 1.60243 1.64897 1.69550 1.74204 1.78857 1.83511 1.88164 1.92818 1.97471 2.02125 2.06779 2.11432 2.16086 2.20739 2.25393 2.30046 2.34700 Px3(MPa) 16.17648 11.69628 9.03599 7.29268 6.07119 5.17277 4.48718 3.94867 3.51572 3.16088 2.86535 2.61584 2.40267 2.21869 2.05846 1.91781 1.79346 1.68283 1.58383 1.49478 1.41431 1.34126 1.27470 1.21382 1.15796 1.10652 1.05904 1.01508 0.97428 0.93632 0.90092 0.86785 0.83689 0.80785 0.78056 0.75488 0.73067 0.70782 0.68621 0.66576 0.64637 0.62796 0.61048 0.59384 0.57800 0.56290 0.54849 0.53472

PROCESO TERMODINAMICO18.000

16.000

14.000

12.000

PRESION MPa

10.000

8.000

6.000

4.000

2.000

0.000 0.000 0.500 1.000 VOLUMEN (Litros) 1.500 2.000

PROCESO DE COMPRESION14.000 18.000 16.000 12.000 14.000 10.000 12.000 8.000 PRESION (MPa) 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 PRESION MPa 10.000 8.000 6.000 4.000 4.000 2.000 2.000 0.000 0.000 0.000 VOLUMEN (lts)

6.000

0

Combustion Visible (Tramo d-z-l)16.300 16.200

16.100

ION (MPa)

16.000

15.900

PRES

15.800

15.700

15.600

15.500 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 VOLUMEN (lts) 0.100 0.120 0.140 0.160

PROCESO DE EXPANSION18.00 16.00 14.00 12.00 PRESION MPa 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

VOLUMEN (Litros)

COMBUSTION VISIBLE16.30 16.20 16.10 PRESION MPa 16.00 15.90 15.80 15.70 15.60 15.50 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16

VOLUMEN (Litros)

ESCAPE LIBRE0.95

0.85 PRESION MPa

0.75

0.65

0.55

0.45 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 VOLUMEN (Litros) 1.65 1.70 1.75 1.80

ESCAPE FORZADO0.40 0.35 0.30 PRESION MPa 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 1.35 1.55 1.75 1.95 VOLUMEN (Litros) 2.15 2.35 2.55

BARRIDO a-r`0.17 0.15

0.13 PRESION MPa

0.11

0.09

0.07

0.05 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00

VOLUMEN (Litros)

BARRIDO r`-r0.20 0.19 0.18 0.17 PRESION MPa 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.10 0.01 0.06 0.11 0.16 VOLUMEN (Litros) 0.21 0.26

ADMISION r-r''0.17 0.17 PRESION MPa 0.17 0.17 0.17 0.16 0.16 0.16 0.15 0.15 0.15 0.15 VOLUMEN (Litros) 0.15 0.15 0.15

ADMISION r''-a'0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15

PRESION MPa

VOLUMEN (Litros)

Tramo c-dPUNTO d c Vx2(Lts) 0.10668 0.10871 0.11075 0.11278 0.11481 0.11685 0.11888 0.12091 0.12294 0.12498 0.12701 0.12904 0.13108 0.13311 0.13514 0.13717 0.13921 0.14124 0.14327 0.14531 0.14734 Px2(MPa) 15.64439 14.97972 14.35484 13.76669 13.21251 12.68978 12.19623 11.72976 11.28846 10.87061 10.47459 10.09895 9.74234 9.40353 9.08136 8.77481 8.48288 8.20469 7.93941 7.68626 7.44453 PUNTO d z l 0.30803

Tramo d-z-lV(Lts) 0.10668 0.10845 0.11021 0.11198 0.11374 0.11551 0.11727 0.11904 0.12080 0.12257 0.12433 0.12610 0.12786 0.12955 0.13124 0.13292 0.13461 0.13630 0.13799 0.13968 0.14137 0.14305 0.14474 0.14643 0.14812 0.14981 P(MPa) 15.64439 15.72937 15.80697 15.87718 15.93999 15.99542 16.04346 16.08410 16.11736 16.14322 16.16170 16.17278 16.17648 16.17310 16.16295 16.14605 16.12238 16.09195 16.05475 16.01080 15.96008 15.90260 15.83836 15.76735 15.68959 15.60506 PUNTO e Px5(MPa) 0.14957 0.14979 0.15047 0.15161 0.15320 0.15524 0.15774 0.16069 a PUNTO b e

T

T

Tramo a-r`PUNTO a r' Vx4(Lts) 1.79280 0.14981 Px4(MPa) 0.14957 0.14957 PUNTO r' r

Tramo r`-rVx5(Lts) 0.14981 0.14945 0.14910 0.14875 0.14840 0.14804 0.14769 0.14734

Tramo r-r''-a'PUNTO r r'' a' Vx6(Lts) 0.14734 0.14769 0.14804 0.14840 0.14875 0.14910 0.14945 0.14981 0.15016 Px6(MPa) 0.16069 0.16489 0.16663 0.16797 0.16910 0.17009 0.17098 0.17181 0.17258

2.500

Inicio de la Combustion (Tramo c-d)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0 0.020 0.040 0.060 0.080 VOLUMEN (lts) 0.100 0.120 0.140 0.160

0.000

Tramo b-eVx3(Lts) 1.79280 1.82540 1.85800 1.89060 1.92320 1.95580 1.98840 2.02100 2.05360 2.08620 2.11880 2.15140 2.18400 2.21660 2.24920 2.28180 2.31440 2.34700 Px3(MPa) 0.75262 0.74070 0.72840 0.71568 0.70249 0.68879 0.67451 0.65956 0.64384 0.62722 0.60953 0.59052 0.56985 0.54698 0.52103 0.49024 0.45012 0.35327

Tramo e-aVx4(Lts) 2.34700 2.31440 2.28180 2.24920 2.21660 2.18400 2.15140 2.11880 2.08620 2.05360 2.02100 1.98840 1.95580 1.92320 1.89060 1.85800 1.82540 1.79280 Px4(MPa) 0.35327 0.21382 0.16153 0.12532 0.09826 0.07764 0.06209 0.05081 0.04336 0.03944 0.03894 0.04183 0.04822 0.05832 0.07254 0.09155 0.11650 0.14957

n n n N ex ! N N v a v ( x ) b v ( x ) 2 c v ( x ) 3 ( KW ) nN nN nN N a b c nN 363 #REF! #REF! #REF! 2000

n (rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 MN 1146

Nex #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

n n n M ex ! M N v a v ( x ) b v ( x ) 2 c v ( x ) 3 ( Nm) nN nN nN

Pex !

N ex v 30 v X (MPa) iVh v n x

ivh

17.92254531.00 0.90 0.80 0.70 Kg/hora 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20

Pix ! Pex Pmx

g ex

n n ! g N v 1,55 1,55 v ( x ) ( x ) 2 ( gr /( KW hora)) nN nN ge 209.870109

0.10 0.00 900 1100

Gex ! g ex v N ex v 10^ 3( Kg / hora)

rpm Ne Me Pe Pm Pi ge Ge alfa nv

1000 #REF! #REF! #REF! 0.16 #REF! 199.78 #REF! 1.27 #REF!




0.00047222

0.47222222

1.275 0.802777778

CARGA 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Gc [kg/h] 9.78 16.11 22.89 30.37 37.69

ge gr/kWh 214.58 176.6 167.29 166.49 165.31

n e (%) 33.97 41.27 43.57 43.78 44.09

n i (%) 55.16 54.15 52.63 50.61 49.6

Consum220 210 200 190

g/h

K

180 170 160 150 0 0.2 0.4

0.

%ca

Mex #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

Pex #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

Pix #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

ge Gc 215.12 #REF! 209.87 #REF! 205.67 #REF! 202.52 #REF! 200.43 #REF! 199.38 #REF! 199.38 #REF! 200.43 #REF! 202.52 #REF! 205.67 #REF!

CONSUMO HORARIO

1300

1500 RPM

1700

1900

2100







n m(%) 61.58 76.22 82.78 86.51 88.91

n alfa 1.09 1.07 1.04 1 0.98

alfa 2.4 2 1.85 1.75 1.7

Ni[kW] 74.05 119.65 165.25 210.85 256.45

Nm[kW] Ne[kW] 28.45 28.45 28.45 28.45 28.45 45.6 91.2 136.8 182.4 228

umo combustible40 35 30 kwh 25

gr

20 15 10 5 0.8 1 1.2

ge gr/kWh Gc [kg/h]

0.6

arga

Documents

Motor Caterpillar 3408e.(Anexos)Xlsx