Motores de Combustão Interna

Motores Térmicos
8º Semestre
1
4º ano
Prof. Jorge Nhambiu
Aula 9 – Índices Característicos de Motores de
Combustão Interna
Parâmetros Geométricos dos Motores;
Momento Torsor e Potência;
Trabalho Indicado por Ciclo;
Rendimento Mecânico;
Potência em Estrada;
Pressão Média Efectiva;
Consumo Específico de Combustível;
Rendimento Térmico;
Relações Ar/Combustível e Combustível/Ar;
Rendimento Volumétrico;
Peso e Volume Específicos do Motor;
Factores de Correcção Para a Potência e Rendimento Volumétrico;
Emissões específicas e Índice de Emissões;
Relação entre os Parâmetros de Desempenho.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
2
Prof. Jorge Nhambiu
Problema 9.1
Para um motor que funciona
segundo o ciclo Otto de quatro
cilindros e marca Chrysler com
3 litros de cilindrada com o
curso do êmbolo de 92 mm,
taxa de compressão 8,9 e
potência máxima 65 kW @
3500 RPM, calcule para a
potência máxima a velocidade
média do pistão, a pressão
média efectiva e a Potência
específica.
3
Prof. Jorge Nhambiu
Problema 9.1 (Resolução)
A velocidade média do pistão é dada por:
V p = 2SN
[ m s]
V p = 2 ⋅ 92 ×10−3 ⋅
3500
= 10, 73
60
[ m s]
A Pressão média efectiva é dada por:
Pi ⋅ nR × 10−3
Pme =
Vd ⋅ N
Pme =
[ Pa ]
65 ⋅ 2 ⋅ 60
=742,8
−3
3, 0 ⋅10 ⋅ 3500
A Potência específica é dada por:
Pesp =
Pmax 65 ⋅ S ⋅ z
=
= 7973 ⎡⎣ kW m 2 ⎤⎦
Ap
Vd
[ kPa ]
Problema 9.2
Para um motor a quatro tempos de seis cilindros com um
`
raio da cambota de 50 mm, diâmetro do êmbolo 80 mm e
pressão média efectiva ao Torque Máximo é de 1200 kPa,
calcular o Momento Torsor Máximo sabendo que ele
occore a Pótência de 104 kW. A que velocidade, em RPM
surge o Torque máximo?
5
Prof. Jorge Nhambiu
Problema 9.2 (Resolução)
O volume deslocado é calculado de:
D2
Vd = π
S ⋅Z
4
S = 2r
D2
(0, 08) 2
Vd = π
2⋅r ⋅Z = π ⋅
⋅ 0, 05 ⋅ 6 = 0, 003 m 3
4
2
O Momento Torsor calcula-se de:
Pme =
6, 28 ⋅ nR ⋅ T
Vd
[ kPa ]
Problema 9.2 (Resolução)
Pme ⋅ Vd
1200 ⋅ 0, 003
T=
=
= 288.1 [Nm]
−3
6, 28 ⋅ nR
6, 28 ⋅ 2 ⋅10
P = 2 ⋅π ⋅ N ⋅T
N=
P
2 ⋅π ⋅T
⋅ 60 =
104000
⋅ 60 = 3447 RPM
2 ⋅ π ⋅ 288,1
Problema 9.3
Para um motor que funciona segundo o
ciclo Diesel de seis cilindros e marca
Cummins com 10 litros de cilindrada que
tem diâmetro do cilindro 125 mm, curso
136 mm, taxa de compressão 18,3 e
potência máxima 246 kW @ 2100 RPM,
se a velocidade média do pistão for 8 m/s
calcule o fluxo de ar se o rendimento
volumétrico for 0,92. Se a relação
Combustível/Ar for de 0,05, qual é o fluxo
de combustível injectado e a massa de
combustível injectado por cilindro por
ciclo? Calcule também o trabalho máximo
por ciclo
8
Prof. Jorge Nhambiu
Problema 9.3 (Resolução)
A massa de ar calcula-se de:
m ar =
ηv ⋅ ρ ⋅ V ⋅V p
4⋅S
= 0,156
kg s
A relação Ar/Combustível calcula-se de:
1
RAC =
= 20
RCA
A massa de combustível por segundo calcula-se de:
m
B = ar = 0, 00779
RAC
kg s
Problema 9.3 (Resolução)
A massa de combustível por ciclo calcula-se de:
Bciclo
nR ⋅ B
=
= 0, 00008828
N ⋅ nC
kg
O trabalho máximo por ciclo calcula-se de:
Wi ,c =
Pi ⋅ nR 246 ⋅ 2 ⋅ 60
=
= 16, 73 kJ
N
2100
Trabalho para Casa 03
Para um motor que funciona segundo o ciclo
Diesel, admitindo ar com a massa específica de
1,3 kg/m3 e consumindo B=0,0025 kg/s no RAC
estequiométrico de combustível C7H18 com o
poder calorífico inferior de 41,4 MJ/kg e com as
seguintes características geométricas:
Diâmetro do cilindro 80 mm;
Curso do êmbolo 100 mm;
Número de cilindros 6.
Plotar as curvas de Potência e do Momento
Torsor em função do número de rotações da
cambota, para os dados apresentados na tabela.
Comente os resultados e envie até as 5 horas
do dia 30 de Agosto de 2010, com o subject:
TPCMT03
11
Velocidade Coeficiente Rendimento
(RPM)
de Excesso térmico
de ar
1500
1750
2000
2250
2500
2750
3000
3250
3500
3750
4000
4250
4500
Prof. Jorge Nhambiu
1.300
1.250
1.200
1.150
1.100
1.075
1.050
1.075
1.100
1.150
1.200
1.250
1.300
0.300
0.345
0.390
0.435
0.480
0.525
0.570
0.615
0.660
0.705
0.750
0.795
0.840