Ciclo padrão ar

1 DEPARTAMENTO DE MECÂNICA SISTEMAS MECÂNICOS II NOTAS DE AULA MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA Capítulo 2 – Ciclos 2.2 – Ciclos Padrão a Ar Hipóteses Simplificadoras: 1. O ciclo opera apenas com ar. 2. O ar é gás perfeito. 3. Não há admissão, nem escape. 4. A combustão é substituída pela adição do calor Q1. 5. O escape é substituído pela retirada do calor Q2, num processo isocórico. 6. A compressão e a expansão são processos isoentrópicos. 7. Todos os processos são reversíveis.

2,2-1 Ciclo Padrão Otto Representa o comportamento do motor de ignição por faísca (MIF). Curvas PxV e TxS

Figura 1: Esboço dos diagramas PxV e TxS do ciclo padrão Otto Processos: 1 – 2: Compressão isoentrópica 2 – 3: Adição isocórica do calor Q1 3 – 4: Expansão isoentrópica 4 – 1: Retirada isocórica do calor Q2 Análise Termodinâmica do ciclo a) Primeira Lei da Termodinâmica Para o ciclo: prof. Antonio Santoro

2 DEPARTAMENTO DE MECÂNICA SISTEMAS MECÂNICOS II NOTAS DE AULA MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA  Q   W . Então: Q1 – Q2 = W c (1) b) Segunda Lei da Termodinâmica Rendimento térmico do ciclo Otto, T Otto
TOtto  Wc (2) Q1

c) Equação de estado Considerando o ar gás perfeito: P V = m Rar T, onde Rar = 287 Rar = 29,3 kgf m kgK

J , ou kgK

. Então:

PiVi = m RarTi (6) sendo i qualquer estado do ciclo, inclusive estados 1, 2, 3 ou 4. d) Processo 1 – 2 (isoentrópico) PVk = constante (processos isoentrópicos de gás perfeito) Então: P1V1k = P2V2k 
V  P2   1 V  P1  2 k

(3)

Mas:
V1  rv (taxa de compressão) (4) V2

(4) em (3) :
P2  rvk (5) P1

Aplicando-se a equação de estado aos estados (1) e (2) e da equação (3), tem-se:
V  T2   1 V  T1  2 k 1

(7)

Aplicando a equação (4) em (7):
T2  rvk  1 (8) T1

e) Processo 2 – 3: Q1 = mcv(T3 – T2) (9) f) Processo 3 -4 (isoentrópico): Analogamente ao processo 1 -2:
V  P4   3 V  P3  4 k

(10)

e prof. Antonio Santoro

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