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MQUINAS TRMICAS
DIAGRAMAS (P-V) Y (T-S)
MOTOR CICLO OTTO 4T Pgina 1
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4.1un motor ciclo otto 4T, de 4 cilindros con una relacin de compresin rc =9,consume 0.025g de gasolina por ciclo, con un poder calorfico inferior de 10,400kcal/kg tra!a"a a una #elocidad de $000 rpm. %alcular&
a' la eficiencia termodin(mica del ciclo t )*'
!' la potencia terica total del motor +t )% - '
T3 incgnitas
=4 t=
rc =9 +t=
6%=10,400
n=$000 rpm
%c=0.025 g
nali7ando los 4 cilindros
QS=4 CcxPCI
QS=2.5X105
kg10400kcalkg
QS=1.04 kcal
t=1 1
r ck1
t=1 1
91.41
t=0.5847 58.57
MOTOR CICLO OTTO 4T Pgina 2
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t=1+QP
Q S
QP=(t1)QS
QP=(0.58471)(1.04 kcal)
Qp=0.4318 kcal
Qu=Q S+QP
Qu=1.04Kcal+(0.4318 kcal)
Qu= 0.802kcal
Wu=Q Ux J
Qu=0.6082 kcal(427kg m
kcal)
Qu=259.7014kg m
Qu=Wux n
9000
Nt=Wux n
9000
Nt=259.7014kg m(3000rpm)
9000
MOTOR CICLO OTTO 4T Pgina 3
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Nt=86.5671CV
Nt=86.5671 CV
1.36
Nt=63.65 kw
4.2un motor ciclo otto 4T, monocilindrico, tra!a"a en condiciones atmosf:ricas Ta=20 ;% - 6a=0. kg/cm2. 6roduce $8 000 kg
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Qu=360 kg m
427kgm
kcal
Qu=0.8431kcal
Nt=Wux n
9000
Nt=360 kgm(3600RPM)
9000
Nt=144 CV
T5=5.2T
2
T5=5.2(293K)
T5=1523.6K
QP=m5x CV(T2T5)
QP=4.5X103
kg(0.17 kcalkg K) (2931523.6 )K
QP=94.14 kcal
Qu=Q S+QP
QS=QUQP
MOTOR CICLO OTTO 4T Pgina 5
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QS=0.8431(0.9414)
QS=1.7845 kcal
4.3.3e tiene un motor ciclo tto 4T, monocilndrico de ca!e7a cuadrada )>=' ?uetra!a"a al ni#el del mar. 3a!iendo ?ue ?uema 0.$g de com!usti!le en cada ciclo en
una proporcin de aire
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Ta=30 C=303.15K
Cc=0.3g=0.3103 kg
At=15.2
!="
%alculamos la ma con la frmula& Cc=ma
At
ma=CcAt=(0.3 103
kg )(15.2 )=4.56 103 kg
%on la frmula& ma=PaVa
RTa A conociendo ?ue&R=2927
kg cm
kg K
espe"amos Va&
Va=maRTa
Pa =
( 4.56 103 kg )(2927kgcmkg K) ( 303.15K)1.0
kg
cm2
Va=4046.18 cm3
- con la frmula del #olumen despe"amos D:
Va=# "
2 !
4=
# "3
4
"=3
Va 4
# =
2
( 4046.18 cm3 )( 4)
#
"=17.27cm
4.4.%alcular la presin m(Bima ?ue tiene ?ue soportar el cilindro de un motor ciclo
tto terico de 4 tiempos, con relacin de compresin rc=7 , si :ste tra!a"a al
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ni#el del mar el proceso de com!ustin produce suficiente calor para ele#ar 8
#eces la temperatura del gas. (k=1.4)
@ atos&
rc=V
2
V3=7
T4
T3=6
Pa=P1=P
2=1.0
kg
cm2
%on la frmula de relacin de compresin despe"amos P3 &
V 2
V3
=(P3P2)
1
k
P3=(V2V
3)
k
P2=(7)1.41.0
kg
cm2
P3=15.24
kg
cm2
Cora, en la fase $
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4.53e tiene un motor ciclo tto 4T, monocilndrico, ?ue tra!a"a al ni#el del mar entrega una potencia terica de 120 % a $000 rpm. 3i del motor escapan 4 g degases en cada ciclo la presin se disminue 4.9 en el momento de a!rirse la#(l#ula de escape, calcular&
a' Dl calor til Qu)kcal'
!' Dl calor perdido Qp)kcal E'
c' >a eficiencia termodin(mica t)*'
SOLUCI
atos&
+t= 120 % 6a= 1kg/cm2
n= $00 rpm Ta= $0;%P
5
P2=4. 9 m5= 4g
!) sea +t =Wuxn
9000 F Wu=9000Nt
n =9000(120)
3000=360Kgm
si u = EGHu F Qu=Wu
J =
360
427=0.8430Kcal
") seaT
5
T2=
P5
P2 si T2=T1=Ta # T5=T2)4.9' sustituendo&
T5=)$0$')4.9' = 144.I
por lo tanto si Hp=m5%#)T2< T5' F Hp=)0.004')0.1I')$0$
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) sea $t=Q u
Q% Hu= Hp J Hs F Hs= Hu , Va=# "
3
4=
#(16)2
4=3216.99 cm3
ma=PaVa
R Ta=(0.8)(3216.99)(2927)(293)
=0.003Kg
Cc=ma
At=
0.003
15.1=1.98x104Kg &' c(m) *
F Hs= CcxP *C * I=(1.98x104 )(10400 )=2.059Kcal
Hu= Hp J Hs A Hu= 2.0559J)
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si u = EGHu F a' +u $ (42)(1.115&)$ 4*.44 '-/
") $t=Q u
Q%x 100=
1 *1158
2* 059x 100=54 * 18
) t $Wuxn
9000=
476 * 44x 1800
9000=95 * 2CV=70Kw
0) rc=( 1
1$t)2 *5
=( 1
10 *5418)2 *5
=7 *03
4.3e tiene un motor ciclo tto 4 T, mono cilndrico con un #olumen acti#o de
1800 cm$?ue tra!a"a al ni#el del mar, con una relacin de comprensin de rc=una #elocidad de rotacin de n=$000 rpm& durante el proceso de com!ustin ele#asu temperatura en 5 #eces, calcular&
a' >as masas ma, m1, m2 )g'
!' Dl calor til Hu )cal'
c' >a potencia terica +t )% '
d' >a eficiencia termodin(mica
=1
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m2=P 2 V2
RT2 =(1kg
cm3)(1828.5714 cm3)
(300 k)(2927Kgm/KgK)= 2.%32 1%-3'.
m1= m2
rc =2.032
X10
3
Kg *8 = 2.* 1%-4'.
Mm$=m2=2.0$2 L 10a potencia Terica )en %'
Q%= Qp
1=
0.83Kcal
10.58=1.9761Kcal
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Hu= )Hs' ) '= )0.$ cal' )1.9I81 cal'= 1. 148 g
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C6077689 t8,/076:/7!9;
Va=
# "2!
4=
#(12) (20 )4
=7602.654 c m3
ma=
PaVa
R Ta=
1 (7602.654 )
2927 ( 303)=8.5723x 103 kg=8.5723 g
Cc=
ma
At=
8.5723x 103
kg
15.2=0.000563 kg
Q%=Cc x PCI=(0.000563 ) (10200 )=5.7426 kcal
nt=
Q%+QpQ%
=5.742+(2.5 )
5.742=0.5646=56.46
Rc=[ 110.5646 ]
1
1.41=7.99 + 8
VC=
Va
Rc1=
7602.654
81=1086.093 c m3
MOTOR CICLO OTTO 4T Pgina 14
OTP - Q3D3 PD %ORS3TR>D
"=12cm Pa=1.0 kg
c m2
T6= Qasolina!=20cm Ta=30
n=1600rpm Cp=0.24 kcal
k g * K PCI=10200kcal
kg
i= 1)monocilndrico' C,=0.17 kcal
kg*K
Qp=2.5 kcal R=29.27 kg*mt=15.2
Pc= =1.4
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V2=Va+Vc=7602.654+1086.093=8688.747 c m
3
m
2=
P2V
2
R T2=
1(8688.747)2927 (303)
=9.796x 103 kg
6S+T 1.
V1=1086.093 c m
3
P
1=Pa=1.0
kg
c m2
T
1=Ta=303K
m
1=
m2
Rc=
9.796x 103
8=1.2245x 103 kg
6S+T 2.
V2=8688.747 c m
3
P
2=P
1=1.0
kg
c m2
T
2=T
1=303K
m2=9.796x 10
3kg
6S+T $.
V3=V1=1086.093 c m
3
P
3=P
2R c
K=1 (8 )1.4=18.379 kg
c m2
T3=T2(R c
k1 )=303 (81.41 )=696.111K
m3=m2=9.796x 10
3kg
6S+T 4.
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V4=1086.093 cm
3
T
4=( Q%m
3CV)+T3=( 5.7426(9.796x103 ) (0.17 ))+696.111=4144.457K
P
4=P
3(T4
T3 )=18.37(
4144.457
696.111)=109.37 kgc m2
m4=m3=9.796x 10
3kg
6S+T 5.
V5=V2=8688.747 c m
3
P5=P4 (V 4
V5)
K
=18.37 (1086.093
8688.747 )1.4
=5.950 kg
c m2
T
5=T
4(V4V5)
k1
=4144.457( 1086.0938688.747 )1.41
=1803.979K
m5=m4=9.796x 10
3kg
TPRE3.
W
12=1 (8688.7471086.093 )=7602.654 kg*cm=76.026 kg*m
W
23=(9.796x 103 ) (29.27 ) (696.111 )
11.4=281.790 kg*m
W
34=0
W
45=( 9.796x 103 )(29.27 ) ( 1086.0934144.457 )
11.4=1677.84 kg*m
W
52=0
W
12=1 (1086.0938688.747 )=7602.654 kg*cm=76.026 kg*m
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Wu=76.026+ (281.790 )+1677.84+(76.026 )=1396.05 kg*m
%>PD3.
Q%=5.7426 kcal
QP=2.5 kcal
Qu=5.74262.5=3.256 kcal
Qu=(3.256 ) (427 )=1390.312 kg*m
6TD+% TDP%.
nt=(1396.05 ) (1600 )
9000=248.181CV=182.490 kw
DU%D+% TDPO+O%.
6P TDO6DPTSP&
nt=1(T2T3)=1( 303696.111 )=0.5647=56.47
6P %>P&
nt=1+(QPQS )=1+(2.55.7426 )=0.5647=56.47
6P PD>%+ D %O6PD3V+&
nt=1
(
1
81.41
)=0.5647=56.47
TALAS D RSULTADOS
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MQUINAS TRMICAS
TALA 1;%+%+D3 TDPO+O%3 6P % 6S+T
PUTO VLOLUM
( c m
3
)
PRSIO
(
kg
c m2 )
TMPRATURA
( K )
MASA
( kg )
1 1086.093 1.0 303 1.2245x 103
2 8688.747 1.0 $0$ 9.796x103
$ 1086.093 18.379 696.111 9.796x103
4 1086.093 109.37 4144.457 9.796x103
5 8688.747 5.950 1803.979 9.796x103
2I 8688.747 1.0 $0$ 9.796x103
1I 1086.093 1.0 $0$ 1.2245x 103
TALA 2; TPRE3 PD>W3 D+ % U3D - TPRE ST>.
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MQUINAS TRMICAS
Q%=5.7426 56.47
QP=2.5 248.181 182.490 56.47
Qu=3.256 56.47
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