UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCOFACULTAD:ING.ELECTRICA,MECANICA Y ELECTRONICA

CARRERA PROFESIONAL:ING.MECANICA

CURSO:MOTORES DE COMBUSTION INTERNADOC. Ing. Alfonso Huaman Valencia

ALUMNO: Tunque Valderrama George GaryCODIGO: 0604..

DISEÑO DE UN MOTOR Diesel

POTENCIA: 238.624 Kw = 320 HpVELOCIDAD 2200 rpm

COMPOSICION GRAVIMETRICA DEL COMBUSTIBLE(PETROLEO)CARBONO 0.87 Hu= 42.5 Mj/KgHIDROGENO 0.126OXIGENO 0.004

COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE

1.25 asumido

AIRE TEORICO NECESARIO Kg aire/Kg combustible

14.45217391304

AIRE TEORICO NECESARIO Kmol aire/Kmol combustible

0.494642857143

lo=1

0 .23 ( 83C+8H−Oc)

Lo=1

0 . 21 ( C12+ H

4−Oc32 )

lo

α

LO

29.21739130435

COMBUSTION COMPLETA Y PRODUCTOS DE LA COMBUSTIONEn los motores diesel:

0.618303571429 Kmol

0.0725

19.065217390.063

0.02596875 Coeficiente de variacion molecular teorico:

0.488459821 1.0511480144

0.649928571 CANTIDAD TOTAL DE LOS PRODUCTOS DE COMBUSTION

μ=loLo

M 1=α∗LO

M 2=M co2+M H

2O+MO

2+MN

2

MCO2=C

12(Kmol )

MO2=0 .21 (α−1 )LO

M H2O=H2

M N2=0 . 79αLO

M 20=C12

+H2

+0 . 79LO

μa

M 1

M 2

μ0=M 2

M 1

G2=113C+9H+0 .23 (α−1) l0+0 . 77α∗l0=

0.526267857 INSUFICIENCIA DE OXIGENO

0.123660714

0.809731839 FRACCION VOLUMETRICA

0.190268161

1

PROCESO DE ADMISION

PRESION EN EL CILINDRO EN EL PROCESO DE ADMISION

0.068 PRESION ATMOSFERICA(Respecto al Cusco)

0.0952 Mpa PRESION AL SALIR DEL TURBO-COMPRESOR1.4 Relacion de elevacion de Presion

K = 1.4

0.6 Eficiencia del Turbo-compresor288 ºK TEMPERATURA ATMOSFERICA

336.435644954 ºK TEMPERATURA TURBO-COMPRESOR

284.556547619 0.8297511095 Kg/m^3

0.9944120142 Kg/m^3

M 20=C12

+H2

+0 . 79LO

M 2 α=LO (α−1 )

ro=M 20

M 2

rα=(α−1 )LOM 2

rα+ro

Po

Ra=8314μa

ρ0=P0

RaT 0

∗106

T 0=

100 m/s velocidad del aire en el multiple de admision

2.5 β :Suma del Factor de Amortiguamiento de la Carga Fresca

:Coeficiente de Amortiguamiento de la Carga Fresca

PRESION AL FINAL DE LA ADMISION PERDIDAS HIDRAULICAS EN EL MULTIPLE DE ADMISION:

0.08276985 0.0124301502 =

GASES RESIDUALES Y COEFICIENTE DE GASES RESIDUALES

0.0196895811

COEFICIENTE DE LOS GASES RESIDUALES

0.03184452098 COEFICIENTE DE GASES RESIDUALES

336.435645 K

TEMPERATURA DE CALENTAMIENTO20

TEMPERATURA DE GASES RESIDUALES900 °K Temperatura de los gases residuales, asumir entre 700 y 900 °K

PRESION DE LOS GASES RESIDUALES

εad

ºk Temperatura de calentamiento de la carga varia de 0 - 20 °K

Pa=P0−ΔPa=

γ r=M r

M 1

⇒M r=γr⋅M 1

γ r=T 0+ΔTT r

×Pr

ε⋅Pa−Pr

T r=

ΔT=

Pr= (1 .1−1 .25 )PPr=

γ r=

wad=

( β2+εad )=

ΔPa=( β2+ε ad )w

2ad

2ρ0∗10−6

0.10472

RELACION DE COMPRESION 17

TEMPERATURAS EN LA ADMISION

TEMPERATURA DESPUES DE LA COMPRESION

LA TEMPERATURA AL FINAL DE LA ADMISION SERA:

373.2109887 K 100.21098868 C

COEFICIENTE DE LLENADO O DE RENDIMIENTO VOLUMETRICO0.85 Coeficiente de llenado

0.685987814

PROCESO DE COMPRESIONLA ECUACION EN TERMINOS DE LA TEMPERATURA ES:

Mpa Presion de los gases residuales Pr=

ε=

T a=TO+ΔT+γ rT r

1+γ r

nv=ϕ1ε

( ε−1 )PaP0

T0

T a (1+γ r )

ϕ1 (0 .8−0 . 9 )

q1 (U c−U a)+q2 (U c} } } - U rSub { size 8{a} rSup { size 8{)−

Rn1−1

(T c−T a)=0

DONDE:

0.975010263659

0.024989736341

BUSCANDO VALORES EN LA COMPRESIONpara motores sobrealimentados

1.33

HALLANDO LA TEMPERATURA DE COMPRESION677.6104114 ºC

INTERPOLANDO LOS VALORES DE LA TABLA 2 OBTENEMOS:Ua (KJ/Kmol)Ta= 100.210988677 CTa( C ) Ua

100 2015100.2109887 Ua Ua= 2019.5995532 energia interna de los gases

200 4195INTERPOLANDO DE LA TABLA 4 OBTENEMOS U"a(KJ/Kmol)

1 (para aceite diesel)Ta( C ) U"a

100 2252100.2109887 U"a U"a= 2256.9046428

200 4576.6energia interna de los productos de combustion

HALLAMOS Uc y U"c Tc= 677.6104113804 C

INTERPOLANDO LOS VALORES DE LA TABLA 2 OBTENEMOS UcTc( C ) Uc

600 13255677.6104114 Uc Uc= 15140.156892

q1=1+γr rα1+γ r

q2=r0γ r1+γr

n1 (1.32−1.38 )

n1=

T c=T aεn1−1

−273

α=

700 15684INTERPOLANDO LOS VALORES DE LA TABLA 4 OBTENEMOS U"c

Tc( C ) U"c600 14750

677.6104114 U"c U"c= 16894.375666700 17513

TENIENDO TODO LOS VALORES REEMPLAZAMOS EN LA ECUACION:

PARA n(1)= 1.33 R= 8.314Tc( C )= 677.6104114 CTa( C )= 100.2109887 C

B= -1388.501449389PARA UN VALOR DE :

n(1)= 1.38822.2796346 C

INTERPOLANDO CON LOS VALORES DE LA TABLA 2 OBTENEMOS Uc:Tc( C ) Uc

800 18171822.2796346 Uc Uc= 18736.234331

900 20708

INTERPOLANDO CON LOS VALORES DE LA TABLA 4, SE OBTIENE U"cTc( C ) U"c

800 20309822.2796346 U"c U"c= 20966.472018

900 23260

REEMPLAZANDO EN LA ECUACION:

q1 (U c−U a)+q2 (U c} } } - U rSub { size 8{a} rSup { size 8{)−

Rn1−1

(T c−T a)=0

T c=T aεn1−1

−273

q1 (U c−U a)+q2 (U c} } } - U rSub { size 8{a} rSup { size 8{)−

Rn1−1

(T c−T a)=0

PARA n( 1 ) = 1.38Uc= 18736.23433U"c= 20966.47202

B= 968.3357364287

SE TIENEN 2 VALORES DE B, INTERPOLAMOS PARA HALLAR EL VERDADERO VALOR DE n(1):B n(1)-1388.50145 1.33

0 n(1) n(1)= 1.359456881 1968.3357364 1.38

LA PRESION AL FINAL DE LA COMPRESION ES:

3.895959379 Mpa

LA TEMPERATURA AL FINAL DE LA COMPRESION ES:

1033.350738 K

PROCESO DE COMBUSTIONLA ECUACION EN TERMINOS DE q1 Y q2 ES LA SIGUIENTE PAARA MOTORES GLP

GRADO DE ELEVACION DE PRESIONES2

HALLANDO LA PRESION EN EL PUNTO z:

Pz= 7.791918758

q1 (U c−U a)+q2 (U c} } } - U rSub { size 8{a} rSup { size 8{)−

Rn1−1

(T c−T a)=0

Pc=Pa εn1

T c=T aεn1−1

ξzHu

M 1(1+γ r )+q1U c+q2U rSub { size 8{c} } +RλT rSub { size 8{c} } =μ rSub { size 8{r} } \( U rSub { size 8{z} } r rSub { size 8{α} } +U z r0+RT z )

λ=PzPc

λ (1. 4−3 )=

μr=M 2+M r

M 1+M r

=M 2+γ rM r

M 1 (1+γ r )=μ0+γr1+γ r

01.05016037762

ENERGIA INTERNA DEL AIRE Y DE LOS PRODUCTOS DE LA COMBUSTION Uc y U"c: Tc( C )= 1033.350737923 K 760.35073792 C

HALLANDO Uc INTERPÓLANDO DE LA TABLA 2:Tc( C ) Uc

700 15684760.3507379 Uc Uc= 17184.922852

800 18171HALLANDO U"c INTERPOLANDO DE LA TABLA 4:

Tc( C ) U"c700 17513

760.3507379 U"c U"c= 19200.406632800 20309

COEFICIENTE DE APROVECHAMIENTO DE CALOR 0.75

PODER CALORFICO DEL COMBUSTIBLE Hu: Hu= 42.5 MJ/Kg

HALLANDO A DE LA ECUACION:

A= 34467.806682 Fraccion de calor que no se desprende (KJ/Kmol)

ASUMIMOS EL VALOR DE Tz PARA HALLAR EL VALOR DE Uz y U"z :Tz= 1700 CUz= 42203U"z= 48358

ENTONCES HALLAMOS EL VALOR DE B CON LA ECUACION:

μr=M 2+M r

M 1+M r

=M 2+γ rM r

M 1 (1+γ r )=μ0+γr1+γ r

μr=

ξz (0 . 65−0. 8 )=

ξzHu

M 1(1+γ r )+q1Uc+q2U c+Rλ ital Tc=A} {¿

B= 64396.568908

OBSERVAMOS QUE B>A POR LO TANTO ASUMIMOS UN NUEVO VALOR DE Tz:Tz= 1600 CUz= 39444U"z= 45008

B= 60123.5172469

Tz SE ENCUENTRA ENTRE 1600 Y 1700,ENTONCES INTERPOLANDO SE TIENE:B Tz34467.80668 Tz60123.51725 1600 Tz= 999.59278289 C64396.56891 1700 Tz= 1272.5927829 K 1

HALLANDO EL GRADO DE EXPANSION:

0.646647100732

PROCESO DE EXPANSIÓN

BALANCE DE ENERGIA ENTRE z-b:

ESPECIFICANDO:

PARA (M2-Mr) KILOMOLES DE GASES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO:

μr (U zrα+U rSub { size 8{z} } r rSub { size 8{o} } + ital RT rSub { size 8{z} } \) =B} { ¿

ρ=μrT zλT c

Q zb=Ub−U z+Lzb

Q zb=Hu (ξz−ξb )

(ξb−ξ z )Hu

M 1( μ0+γ r )= Rn2−1

(T z−T b )−rα (U z−U b )−r0 (U rSub { size 8{z} } - Ub )

GRADO DE EXPANSION POSTERIOR

26.28945522336

EXPONENTE POLITROPICO DE EXPANSION

1.18COEFICIENTE DE APROVECHAMIENTO DE CALOR

0.85

CALCULANDO A:A= 7.444107535884

HALLAMOS Uz y U"z PARA Tz VERDADEROinterpolando de la tabla 2 para Uz: Tz Uz

900 20708999.5927829 Uz Uz= 23969.66364

1000 23983interpolando de la tabla 4 para U"z: Tz U"z

900 23260

(ξb−ξ z )Hu

M 1( μ0+γ r )= Rn2−1

(T z−T b )−rα (U z−U b )−r0 (U rSub { size 8{z} } - Ub )

( ξb−ξz )H u

M 1( μ0−γr )=A

B=R

n2−1(T z−T b )−rΔ (U z−U b )−r 0(U rSub { size 8{z} } - Ub )

δ=ερ

n2 (1. 18−1. 28 )=

ξb (0 .82−0 .92)=

999.5927829 U"z U"z= 26214.1211261000 26226.2

HALLAMOS Tb:

706.5270118 K = 433.52701177 ºC

CON Tb HALLAMOS Ub y U"b:hallando Ub de la tabla 2: Tb( C ) Ub

400 8591433.5270118 Ub Ub= 9361.7860007

500 10890

hallando U"b de la tabla 4: Tb( C ) U"b

400 9483433.5270118 U"b U"b= 10351.684875

500 12074

HALLANDO B DE LA ECUACION:tenemos: B= 10522.21531522COMO B ES DIFERENTE DE A SE ASUME UN NUEVO n2: n2= 1.23CALCULAMOS UN NUEVO Tb:

599.9840303534 K 326.98403035 C

CALCULANDO NUEVOS VALORES DE Ub y U"b:hallando Ub de la tabla 2: Tb( C ) Ub

300 6364326.9840304 Ub Ub= 6964.934356

T b=T z1

δn2−1

T b=T z1

εn2−1

400 8591

hallando U"b de la tabla 4: Tb( C ) U"b

300 6992326.9840304 U"b U"b= 7665.5483817

400 9488.1

CALCULAMOS EL NUEVO VALOR DE B:

B= 6058.515723479

INTERPOLANDO VALORES PARA HALLAR EL VERDADERO n2: B Tb6058.515723 599.98403035347.444107536 Tb Tb= 455.55244451 K 182.55244451 C10522.21532 706.5270117741 1

CALCULANDO n2: Tb n2706.5270118 1.18455.5524445 n2 n2= 1.2977809012 1599.9840304 1.23

CALCULAMOS Pb(VERDADERO):

0.111964150356Pb=Pz1

δn2

PARAMETROS INDICADOS

PRESION MEDIA INDICADA PARA DIESEL

ג 7.791918758ε = 17

Pi(cal)= 3.499099082087 Mpa n2= 1.297780901n1= 1.359456881

PRESION MEDIA INDICADA REAL Pa = 0.08276985coeficiente de redondeo

0.94

3.289153137

POTENCIA INDICADA4 (para motores de cuatro tiempos)

i= 8 Nro de cilindros

0.494650675 (cilindrada en ltr.)

CONSUMO ESPECIFICO INDICADO DE COMBUSTIBLE:

gi=3600ρ0ηvαl0Pi

g /Kw .h

(Pi )cal=Paεn1

ε−1 [λ ( ρ−1 )+ λρn2−1 (1− 1

δn2−1 )− 1

n1−1 (1− 1

εn1−1 )]=Mpa

Pi=ϕi(Pi )cal(Mpa )

ϕ (0 . 92−0. 95 )

N i=Pi⋅i⋅V h⋅n30⋅τ

τ

V h=30⋅τ⋅N i

Pi⋅i⋅n

284.5565476

ENTONCES: 0.9944120142

POR TANTO:

gi= 41.32929321548

RENDIMIENTO INDICADO

2.049536195

PARAMETROS EFECTIVOSHALLANDO LA PRESION MEDIA DE PERDIDAS MECANICAS Pm :

10

VALORES DE LOS COEFICIENTES A y B (PARA CAMARA DE COMBUSTION NO SEPARADA): A= 0.105 B= 0.012

ENTONCES: Pm= 0.002142

PRESION MEDIA EFECTIVA DEL CICLO Pe:

3.287011137162 Mpa

gi=3600ρ0ηvαl0Pi

g /Kw .h

Ra=8 . 314μa

ρ0=P0

RaT 0

∗106 Kg /m3

ηi=3.6 (103 )Hu gi

Pm=0 .1(A+BVp)P0 [Mpa ]V p<10m /seg

Pe=Pi−Pm

POTENCIA EFECTIVA (Kw):

238.4686005 Kw 858.48696196 MJ/Kg

POTENCIA DE PERDIDAS MECANICAS:

0.155399456 Kw

EFICIENCIA MECANICA

0.99934876854

EFICIENCIA EFECTIVA:

2.048201472407

CONSUMO ESPECIFICO EFECTIVO DE COMBUSTIBLE (g/Kw-h)

41.35622569072

CONSUMO HORARIO DE COMBUSTIBLE(Kg/h):

84.70588235294

CONSUMO HORARIO DE AIRE(Kg/h):

1530.230179028Gc:cantidad masica real de combustible:

DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR

CILINDRADA TOTAL DEL MOTOR:

Nm=N i−Ne(Kw )

Ga=αl0Gc

Ne=N i[ PePi ]

ηm=N e

N i

ηe=ηi⋅ηm

ge=g iηm

Gc=ge⋅N e

3.957205397

VOLUMEN DEL TRABAJO DE UN CILINDRO:

0.494650675 ltr 494650.67461 mm3

RELACION S/D>1 PARA MOTORES LENTOS:

1.1

DIAMETRO DEL CILINDRO:

83.0370751 mm

CARRERA DEL PISTON:

91.34078261 mm

EL NUEVO VALOR DE Vh ES:

494650.6746 mm3

LA VELOCIDAD MEDIA DEL PISTON RESULTARA:

6698.324058 mm/seg

iV h=30Ne τ

Penltr

V h=30Ne τ

Peniltr

S/D=J

D=3√ 4V hπJ

(mm )

S=4V hπD2

(mm)

V h=π4D2 S (ltr )

V p=Sn30m / seg

:Suma del Factor de Amortiguamiento de la Carga Fresca

:Coeficiente de Amortiguamiento de la Carga Fresca

M ic rosoft E ditor de

ec uac iones 3.0