NOMBRE: Darío Fernando Pumarica Llamatumbi
EJERCICIOS
7. Con una razón de compresión de 14,5 un motor Diesel ideal toma aire a 19 PSI al comenzar compresión; se inyecta combustible a 764,33°F en una cantidad de m=0,043lb, alcanzando una temperatura al final de combustión de 900°c. Considere los gases antes de la combustión como aire puro. Determine:
a. La eficiencia térmica.b. La presión media efectiva.
Datos
ε=14,5Pa=19 psiTc=764,33℉m=0,043 lbTz=900℃ηt=?Pmc=?k=1,4
Tc=59
(764,33℉−32 )
Tc=406,85℃
°C
900
764.33
19
psi
ρ=TzTc
ρ= 900℃406,85℃
ρ=2,21
ηt=1− 1ε k−1 ×
ρk−1k (ρ−1)
ηt=1− 114,51,4−1 ×
2,211,4−11,4 (2,21−1)
ηt=0,5878
ηt=58,78 %
Pmc=Pa×εk ∙ k ( ρ−1 )
(ε−1)(k−1)×ηt
Pmc=19 psi×14,51,4 ∙1,4 (2,21−1 )(14,5−1)(1,4−1)
×0,5878
Pmc=148,05 psi
24. Encontrar las pérdidas de calor en KNm/s y en porcentaje del agua refrigerante en un motor diesel de 6 cilindros y de cuatro Tiempos, si la potencia indicada Ni=290,50Kw, D=20 cm, S=20 cm, la frecuencia de rotación del eje cigüeñal
n=2500rpm, el rendimiento mecánico ηm=0,70, Qin
a=45300KJ/Kg, el gasto específico de
combustible be=0,21Kg/(Kw.h),Ga=0,94Kg/seg y la diferencia de temperatura del agua
al salir del motor y al entrar en él Δt=25oK .
Datos
i=6=4τ
Ni=290,50KwD=20 cmS=20 cmn=2500rpmNm=0,70
Q¿a =45300 KJ/Kg
be=0,21 Kg/(Kw.h)Ga=0,94 Kg/s∆ t=¿ 25°KQref=?qref=?
ηm=Ne¿
Ne=0.70∗290.50Kw
Ne=203.35kw
be=B∗3600Ne
B=0.21
KgKwh
∗20335Kw
3600
B=0.01186Kgs
Ca=4.19Kj
Kg °K
Qref=Ga∗Ca∗( t2−t 1)
Qref=0.94Kgs
∗4.19Kj
Kg °K∗25° K
Qref=98.465Kw
Q=B∗Q¿a
Q=0.01186Kgs
∗45300KJKg
Q=537.352KJs
qref=Qref
Q∗100
qref=98.465Kw537.352Kw
∗100
qref=18.3%
37. Un motor diesel tiene una relación de compresión ε =17,5 trabaja partiendo de las condiciones de aspiración de 22 psi y 19,4°C. Encuentre la presión y la temperatura al final de la compresión: a. si la sustancia de trabajo es aire frío (k=1,4) b. si la sustancia de trabajo es aire caliente (k=1,32).
Datos ε=17.5T a=19.4 ° C=292.55 ° KPa=22Psi=151.68KPa
Pc=Pa∗εn1
T c=T a∗εn1−1
a) Pc=(151.6834KPa ) (17.5 )1.4 Pc=8340.4853KPa
T c=(292.55 ° K )(17.5)1.4−1T c=919.21 ° K
b) Pc=(151.6834KPa ) (17.5 )1.32
Pc=6633.68KPa
T c=(292.55 ° K )(17.5)1.32−1
T c=731.092° K
54. Determinar la potencia indicada y la presión media indicada de un motor diesel de
cuatro cilindros y de cuatro tiempos si la potencia efectiva Ne=2320Kw, la velocidad
media del émbolo cm=10,28m/s , el grado de compresión ε=24 el volumen de la cámara
de combustión Vc=60 cc y el rendimiento mecánico ηm=0,8.
Datos
K
919.21
292.55 151.68
Kpa
8340.48
K
731.09
292.55 151.68
Kpa
6633.68
¿=?Pi=?
Cm=10.28ms
∈=24 Vc=60ccnm=¿0.25 ¿
∈=Vh+VcVc
24=Vh+ (6∗10−5 )
6∗10−5
Vh=1.38∗10−3m3
nm=Ne¿
0.8=2320 kw¿
¿=2900kw
Vh= π∗D2∗S4
Vh= π∗S3
4
S3= 4∗Vhπ
S3= 4∗1.38x 10−3m3
π
S=0.121m
n=Cm2S
n= 10.282(0.121)
n=42.596 rps
¿=2 pi∗Vh∗n∗i103 τ
pi=¿103 τ2Vhni
pi= 2900KW∗103∗42¿ (1.38∗10¿¿−3)∗42.596∗4¿
pi=24667213.77 Pa
pi=24.667M Pa
67. Un motor de combustión interna de 300KW de potencia funciona a base de un
combustible cuyo poder calorífico inferior es de 42400 KJ/Kg, siendo igual al 48% el
rendimiento efectivo. El consumo de aire es de 24 Kg por 1 Kg de carburante
suministrado al motor. Determinar el porcentaje de las pérdidas del calor arrastrado
por los gases de escape y el cedido al sistema de refrigeración, siendo completa la
Ni
Ne
255.76
2900 Kw
2320 Kw
combustión. Se conoce que la temperatura de los gases de escape es de 450oC y la
capacidad calorífica de los mismos cg=1,15KJ/(Kg.K). La temperatura del aire es de
20oC. Las demás pérdidas de calor se pueden despreciar.
DATOS:Ne= 300KW = QeQin
a= 42400 KJ/Kge= 48%Ƞ
Ga= 24Kgqg= ?qref= ?Cg= 1.15 KJ/Kg°Kta= 20°Ctg= 450°CCa= 4.19 KJ/Kg°KCg= 1Kg
Q=Ne /ȠeQ=300Kw /0.48Q=625Kw
Qg=¿ .Cg .tg−Ga.Ca. ta
Qg=1kg (1.15KJ
Kg °K ) (450+273 ) ° K−24Kg(4.19KJ
Kg °K )(293 ° K )
Qg=831.45−29464.08Qg=2863263KJ /s
Qref=Ga .Ca( tg−ta)Qref=24 (4.19)(450−20)
Qref=43240.8KJs
qg=( QgBQ¿a )100
qg=( 28632.630.0147 (42400 ) )qg=45.93 %
Q=BQ¿a
B= Q
Q¿a
B= 62542400
B=0.0147
qref=(QrefBQ¿a )100
qref=( 43240.80.0147 (42400 ) )
qref=69.73 %
qg = 34.58 %
qref = 17.42 %