EJEMPLO 1 :Calcular el ciclo de trabajo de un motor de carburador predestinado para instalarlo en un coche de turismo.A partir de los datos de cálculo, determinar las principales dimensiones del motor y supuesto rendimiento económicoDATOS :

Los parámetros iniciales son: 1. Cálculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible: - potencia nominal (Ne), kW = 80

520068.5 tambien la cantidad teorica necesaria de aire se calcula asi :0.9

c = 0.885H = 0.145

0.08 se comprueba mediante : poder calorifico inferior 44 MJ/kg

2. la cantidad real de aire que participa en la combustion de un 1 kg de combustible para α = 0.9 es:

l = 13.46

3.- la cantidad total de mezcla fresca es :

4.- calculo de la cantidad de cada uno de los componentes de los productos de combustion asumimos que k = 0.5

- velocidad en rpm = - # de cilindros (i) = - relación de compresión (ԑ) = - coeficiente de exceso de aire(α) = - gasolina A- 93 :

𝑙_0 = 1/0.23 ( 8/3 C + 8H - 𝑜_𝑐) 𝑙_0

=

𝑂_𝑐 =

𝐿_0= 1/0.209(𝐶/12 + 𝐻/4 − 𝑂_𝑐/32)

𝐿_0 =

𝑙_0 = 𝑢_𝑎 . 𝐿_0 = 28.97. _0𝐿 𝐿_0

=

α = 𝑙/𝑙_0 𝐺_1=1+ α.𝑙_0 𝐺_1 =

𝑀_1 = 1/𝑢_𝑐 + α.𝐿_0𝑢_𝑐 : masa molecular del

combustible

𝑀_1=

𝑀_(𝐶𝑂 )=0.42 (1− α)/(1+𝐾) 𝐿_0𝑀_( 〖𝐶𝑂〗 _2 )=𝐶/12 - 𝑀_𝐶𝑂𝑀_(𝐻_2 )= K𝑀_𝐶𝑂𝑀_(𝐻_2 𝑂)= 𝐻/2 − 𝑀_(𝐻_2 )𝑀_(𝑁_2 )=0.

79 α 𝐿_0

𝑀_𝐶𝑂=

𝑀_( 〖𝐶𝑂〗_2 )=𝑀_(𝐻_2 )=𝑀_(𝐻_2 𝑂)=

𝑀_(𝑁_2 )=

Calcular el ciclo de trabajo de un motor de carburador predestinado para instalarlo en un coche de turismo.A partir de los datos de cálculo, determinar las principales dimensiones del motor y supuesto rendimiento económico

1. Cálculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible: 5.- Parametros del proceso de admisión :Datos :

14.96 kg DT = 15 °C

1050 ktambien la cantidad teorica necesaria de aire se calcula asi :

presion de los gases residuales 0.120.51435407 kmol

coeficiente sumario 3

velocidad de carga 90 m/s0.516 kmol

2. la cantidad real de aire que participa en la combustion de un 1 kg de combustible para α = 0.9 es:

kg ó L= 0.4646

3.- la cantidad total de mezcla fresca es :

14.46 kg

0.47342 kmol

4.- calculo de la cantidad de cada uno de los componentes de los productos de combustion

0.014456 kmol por lo tanto la cantidad total es : 6.- Parametros del proceso de compresión0.510822 kmol exponente politropico de compresion

0.05679427 kmolel incremento de volumen es : - cálculo de la presion al final de la compresión :

0.00722787 kmolDn 0.037402 kmol

0.06527213 kmol - temperatura final de la compresión :el coeficiente teórico de variacion molecular es :

0.36707238 kmol1.08

temperatura de los gases residuales

𝑙_0 =

𝐿_0 =

𝐿_0 =

α = 𝐿/𝐿_0 𝐺_1 =

𝑀_1=

𝑀_𝐶𝑂=

𝑀_( 〖𝐶𝑂〗_2 )=𝑀_(𝐻_2 )=𝑀_(𝐻_2 𝑂)=

𝑀_(𝑁_2 )=

𝑀_2=

𝑢_0= 𝑀_2/𝑀_1 =

𝑇_𝑟𝑃_𝑟 = b^2 + x =

𝜔_𝑎𝑑=

𝑃_𝑎= _𝑃 0- (β^2- x)〖𝜔 _𝑎𝑑 〗 ^2/2.ρ_0.〖 10 〗 ^(−6) =

𝑇_𝑎 = (𝑇_0+Δ𝑇+ 𝑌_𝑟. _𝑇 𝑟)/(1+ _𝑌 𝑟 ) =

𝑛_𝑣= /(ԑ ԑ −1).𝑃_𝑎/𝑃_0 𝑇_0/( _𝑇 𝑎 (1+𝑌_𝑟)) =

𝑃_𝑐= _𝑃 𝑎. ^ԑ(𝑛_1 ) =

𝑇_𝑐=𝑇_𝑎. ^ԑ(𝑛_1−1) =

Parametros del proceso de admisión : 7. parametros al final del proceso de combustion

0.1 Mpa coeficiente de variacion molecular : 288 K 1.075

Mpa la densidad de carga en la admision : el calor no desprendido por combustion incompleta para

28.96

1.209 la ecuacion de combustion para motores de carburador, para

presion al final de la admision : 0.085 Mpa

asumimos que : 0.85coeficiente de gases residuales :

la energía interna al inal de la compresion es:0.06

la temperatura al final de la admision se calcula asi :asuminedo que ϕ = 1

adoptamos que el calor especifico de la mezcla fresca es igual al calor especific del aire343.436 k para t = 443 °C

el rendimiento volumetrico se calcula por : ucv t = lt= 0

0.7668entonces :

6.- Parametros del proceso de compresiónexponente politropico de compresion 1.34 La energía interna de 1 mol de productos de la combustion

cálculo de la presion al final de la compresión :1.501 Mpa

calor especifico de los productos de la combustión temperatura final de la compresión :

el calor especifico de la mezcla es igual a la suma que resulta de multiplicar710.964 k los calores específicos de cada uno de los productos de la combustión siendo :

0.9

de la tabla 6 . E calor específico de los gases son :

kg/m3

α =

𝑃_𝑘 = _𝑃 0= 𝑇_0

=

ρ_0= 𝑃_0/(𝑅 𝑇_0 ) ;

𝑅_𝑎= 8314/𝑢_(𝑎 ) ; 𝑢_𝑎= ρ_0=

𝑃_𝑎= _𝑃 0- (β^2- x)〖𝜔 _𝑎𝑑 〗 ^2/2.ρ_0.〖 10 〗 ^(−6) =

𝑌_𝑟 = (𝑇_0+ Δ𝑇)/𝑇𝑟.𝑃_𝑟/( .ԑ _𝑃 𝑎− _𝑃 𝑟 ) =

𝑇_𝑎 = (𝑇_0+Δ𝑇+ 𝑌_𝑟. _𝑇 𝑟)/(1+ _𝑌 𝑟 ) =

𝑛_𝑣= /(ԑ ԑ −1).𝑃_𝑎/𝑃_0 𝑇_0/( _𝑇 𝑎 (1+𝑌_𝑟)) = 𝑛_1 =

𝑃_𝑐= _𝑃 𝑎. ^ԑ(𝑛_1 ) =

𝑇_𝑐=𝑇_𝑎. ^ԑ(𝑛_1−1) =

𝑢_𝑟= (𝑀_0+𝑌_𝑟. _𝑀 1)/(_𝑀 1 (1+ _𝑌 𝑟)) = (𝑢_0+ _𝑌 𝑟)/(1+ _𝑌 𝑟 ) = ( 〖∆ 〗𝐻 _𝑢)quim = 114.〖 10〗 ^6 (1- α)𝐿_0 =

(ξ_ [ _ −𝑧 𝐻 𝑢 ∆〖 𝐻〗 _ ]"𝑢 𝑞𝑢𝑖𝑚 " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖𝑈 〗 _𝐶)/(1+ _𝑌 𝑟 ) = 𝑢_𝑟 〖𝑈′′〗 _𝑧ξ_𝑧=𝑈_𝑐= 〖 (𝑢𝑐𝑣) 〗_𝑐 𝑡_𝑐〖𝑢𝑐𝑣〗 _𝑐 :𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎

en kJ/mol°c

𝑈_𝑐 =

′′〖𝑈 〗 _𝑐= 〖 (𝑢𝑐𝑣) 〗 _𝑐′′𝑡_𝑐〖 (𝑢𝑐𝑣)′′ 〗 _𝑐 :

𝑟_𝑐𝑜 =𝑟_( 〖𝑐𝑜〗 _2 ) = 𝑟_(𝐻_2 ) = 𝑟_(𝐻_2 𝑂) =𝑟_(𝑁_2 ) =

CO 26.61135.52

20.89927.02221.302

〖𝐶𝑂〗 _2𝐻_2𝐻_2 𝑂𝑁_2

7. parametros al final del proceso de combustion 8 parámetros del proceso de expansión

exponente politropico de expansion

la presión al final de la expansion es :el calor no desprendido por combustion incompleta para α <1

5.886 MJ/kmol la temperatura al final de la expansion:

la ecuacion de combustion para motores de carburador, para α <1

9. la presión media indicada del ciclo :

la energía interna al inal de la compresion es:1.01978832

consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es 0.97 entonces la presión media indicada real será :

adoptamos que el calor especifico de la mezcla fresca es igual al calor especific del aire0.9892

21.63 kJ/kmol.°C

9582.09 kJ/kmol

La energía interna de 1 mol de productos de la combustion

calor especifico de los productos de la combustión

el calor especifico de la mezcla es igual a la suma que resulta de multiplicarlos calores específicos de cada uno de los productos de la combustión siendo :

0.028 23.7550.1110.014 la energía interna de los productos para t = 443°C

0.1280.719 10523.628 Kj/kmol

de la tabla 6 . E calor específico de los gases son :remplazando en la ecuación :

( 〖∆ 〗𝐻 _𝑢)quim = 114.〖 10〗 ^6 (1- α)𝐿_0 =

(ξ_ [ _ −𝑧 𝐻 𝑢 ∆〖 𝐻〗 _ ]"𝑢 𝑞𝑢𝑖𝑚 " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖𝑈 〗 _𝐶)/(1+ _𝑌 𝑟 ) = 𝑢_𝑟 〖𝑈′′〗 _𝑧

〖𝑢𝑐𝑣〗 _𝑐 :𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 en kJ/mol°c

𝑈_𝑐 =

𝑟_( 〖𝑐𝑜〗 _2 ) = 𝑟_(𝐻_2 𝑂) =

〖 (𝑢𝑐𝑣)′′ 〗 _𝑐 =

′〖𝑈′〗 _𝐶=

𝑛_2 =

𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2 ) =

𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2−1) =

( 〖𝑃𝑖 ) 〗 _𝑎𝑛= 𝑃_𝑎 ^𝑛1/( −1)[𝑞/(𝑛_2−1) ԑ ԑ(1−1/ ^(𝑛_2−1) )−1/(𝑛_1−1)ԑ (1−1/ԑ^( _𝑛 1−1) )]( 〖𝑃𝑖 ) 〗_𝑎𝑛=

𝜙_𝑖 = 𝑝_𝑖=

74367.1451

por lo tanto :69196

asumamos que :2300 °C

en la tabla 9 hallamos el valor de la energía interna de los productos de la combustionpara α= 0.9 2300

67213 kJ/kmol

determinemos para 2400 en la tabla 9 :

70 543 > 68600 kJ/kmol

el valor buscado para el valor obtenido 68600 kJ/kmol se encuentra entrela gama de temperaturas de 2300 y 2400 °C

por lo tanto :2372 °C

T 2615 k

la presion para el final de la combustion es :

5.934 Mpa

el grado de elevacion de la presion es (q):

3.95

presión máxima del ciclo :5.04 Mpa

(ξ_ [ _ −𝑧 𝐻 𝑢 ∆〖 𝐻〗 _ ]"𝑢 𝑞𝑢𝑖𝑚 " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖𝑈 〗 _𝐶)/(1+ _𝑌 𝑟 ) = 𝑢_𝑟 〖𝑈′′〗 _𝑧 =𝑢_𝑟 ′′〖𝑈 〗_𝑧′〖𝑈

′〗 _𝐶=

𝑡_𝑧=

y 𝑡_𝑧 =〖𝑈´´ 〗 _𝑧= 〖𝑈´´ 〗 _𝑧𝑡_𝑧 =

〖𝑈´´ 〗 _𝑧=

𝑡_𝑧=

𝑃_𝑧= 𝑢_𝑟.𝑇_𝑧/𝑇𝑐.𝑃 =𝑐

q = 𝑝_𝑧/𝑝_𝑐 ′〖𝑃

′〗 _𝑍=0.85𝑃_𝑍=

10 Parámetros principales del ciclo. La fración de la presión indicada que se gasta en vencer la fricción y accionar los mecanismos auxiliares se determina

8 parámetros del proceso de expansión conform a la expresión

1.24Tipo de motor A B

la presión al final de la expansion es : encendido por chispa 0.418 Mpa S/D > 1 0.05 0.0155

S/D < 1 0.04 0.0135la temperatura al final de la expansion:

1564.6 K asumimos que la velocidad media del pistón es :

13.5 m/s

La presión media efectiva del ciclo se halla de la ecuación:

0.767Mpa

El rendimiento mecánico se determina mediante : consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es

entonces la presión media indicada real será : 0.7753

Mpael consumo específico indicado de combustible es :

250.757233 g/kw.h

𝑛_2 =

𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2 ) =

𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/ ^(𝑛ԑ_2−1) =

( 〖𝑃𝑖 ) 〗 _𝑎𝑛= 𝑃_𝑎 ^𝑛1/( −1)[𝑞/(𝑛_2−1) ԑ ԑ(1−1/ ^(𝑛_2−1) )−1/(𝑛_1−1)ԑ (1−1/ԑ^( _𝑛 1−1) )]

𝑃_𝑚= A + β𝑣_𝑝

𝑣_𝑝 =

𝑃_𝑒= 𝑝_𝑖- _𝑝 𝑚 =

𝑛_𝑚 = 𝑝_𝑒/𝑝_𝑖 =

𝑔_𝑙= 3600(𝑛_𝑣 ρ_0)/(𝑝_𝑖 α𝑙_0 )=

el valor buscado para el valor obtenido 68600 kJ/kmol se encuentra entre

el consumo especifico del combustible es:10 Parámetros principales del ciclo. La fración de la presión indicada que se gasta en vencer la fricción y accionar los mecanismos auxiliares se determina

recurriendo a los coeficientes experimentales aducidos en la tabla 17

el rendimiento indicado del ciclo cuandoTipo de motor A B (gi se expresa en g/kw-h y el Hu en MJ/kg) de acuerdo a la expresión :

Diesel :con cámara de combustion separada 0.105 0.0138con camara de combus.semiseparada 0.105 0.012y no separada el rendimiento efectivo del ciclo es :

entoncess 0.2223 Mpael consumo horario de combustible constituye

La presión media efectiva del ciclo se halla de la ecuación:

MpaDIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR

El rendimiento mecánico se determina mediante : La cilindrada total del motor se halla mediante:

2.4071539

el consumo específico indicado de combustible es :Volumen de trabajo de un cilindro:

0.6 l

designamos la relación S/D = J. Entonces

de donde :

0.94777189

Asumimos que J = 0.9 D = 94.7771893

Por lo tanto :

0.8530 dm85.3 mm

Entonces :

0.6 lla cilindrada del motor será:

𝑃_𝑚 =

𝑔_𝑒 = 𝑔_𝑖/𝑛_𝑚 =

𝑛_𝑖= 3600/(𝑔_𝑖 𝐻_𝑢 ) = 𝑛_𝑒 = 𝑛_𝑖 𝑛_𝑚 =

𝑔_𝑒 𝑁_𝑒.〖 10 〗 ^(−3)=

〖𝑖𝑣〗 _ℎ = (30.𝑁_𝑒.𝜏)/(𝑝_𝑒 𝑛) =

𝑣_ℎ= 〖𝑖𝑣〗 _ℎ/4= 𝑉_ℎ = 𝜋/4 𝐷^2 𝑆= /4 ^𝜋 𝐷 3 𝐽𝐷=√(3&(4𝑉_ℎ)/𝜋𝐽) =

S = 𝑉_ℎ/(𝜋𝐷^2/4)= 𝑣_ℎ = 〖𝑖𝑣〗_ℎ=

=

3.61073085003 l

la velocidad media del pistón será :

14.7852415 m/s

〖𝑖𝑣〗_ℎ= =

𝑣_𝑝 =2.S.n=

el consumo especifico del combustible es:

323.423225 g/kw.h

el rendimiento indicado del ciclo cuando(gi se expresa en g/kw-h y el Hu en MJ/kg) de acuerdo a la expresión :

0.32628443

el rendimiento efectivo del ciclo es :

0.25297559

el consumo horario de combustible constituye

25.873858 kg/h

La cilindrada total del motor se halla mediante:

dm

mm

EJEMPLO 1 :Calcular el ciclo de trabajo de un motor Diesel para instalarlo en un camión.

Datos iniciales : Los parámetros iniciales son: 1. Cálculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible:

- potencia nominal (Ne), kW = 160

2400816.5 tambien la cantidad teorica necesaria de aire se calcula asi :1.4

- combustible de motor Diesel c = 0.87H = 0.126

0.004 se comprueba mediante : - poder calorifico inferior 42 MJ/kg

-Cámara de tipo YaMZ-236

2. la cantidad total de aire , de acuerdo a :

0.6984

la cantidad excedente de aire fresco es :

0.19955

el coeficiente teórico dde variación molecular se calcula asi_

1.044

- velocidad en rpm = - # de cilindros (i) = - relación de compresión (ԑ) = - coeficiente de exceso de aire(α) =

3.- Los productos de combustion para α =

la cantidad total de los productos de combustión se determina mediante para α >1 :

𝑙_0 = 1/0.23 ( 8/3 C + 8H - 𝑜_𝑐)

𝑂_𝑐 =

𝐿_0= 1/0.209(𝐶/12 + 𝐻/4 − 𝑂_𝑐/32)

𝑙_0 = 𝑢_𝑎 . 𝐿_0 = 28.97. 𝐿_0

𝑀_1= 𝛼𝐿_0〖〖 (𝑀〗 _(2))〗 _(𝛼=1)= 𝐶/12+ 𝐻/2+0.79〖 α𝐿〗 _0 =

𝑢_0= 𝑀_2/𝑀_1 =

(𝛼 −1)𝐿_0 =

𝑀_2= 𝐶/12+ 𝐻/2+0.79𝐿_0 + (α - 1) 𝐿_0 = 〖〖 (𝑀 〗 _(2)) 〗 _( =1)𝛼 +(α - 1) _0𝐿

1. Cálculo de la cantidad teorica necesaria de aire para un 1 kg de combustible: 4.- Parametros del proceso de admisión :Datos :

14.45 kg DT =

tambien la cantidad teorica necesaria de aire se calcula asi :presion de los gases residuales

0.49701 kmolcoeficiente sumario

velocidad de carga0.4989 kmol

2. la cantidad total de aire , de acuerdo a :

kmol/kg

1

0.5296 KMOL/kg

la cantidad excedente de aire fresco es :

kmol/kg

0.72915 kmol/kg

el coeficiente teórico dde variación molecular se calcula asi_

temperatura de los gases residuales

3.- Los productos de combustion para α =

la cantidad total de los productos de combustión se determina mediante para α >1 :

𝑙_0 =

𝐿_0 =

𝐿_0 =

〖〖 (𝑀〗 _(2))〗 _(𝛼=1)= 𝐶/12+ 𝐻/2+0.79〖 α𝐿〗 _0 =

𝑇_𝑟b^2 + x =

𝜔_𝑎𝑑=

𝑀_2= 𝐶/12+ 𝐻/2+0.79𝐿_0 + (α - 1) 𝐿_0 = 〖〖 (𝑀 〗 _(2)) 〗 _( =1)𝛼 +(α - 1) _0𝐿

Parametros del proceso de admisión : 6. parámetros al final del proceso de combustiónpara

30 °C 0.1 Mpa

850 k288 K coeficiente real de variación molecular :

presion de los gases residuales 0.12 Mpa la densidad de carga en la admision :

2.8 28.96 la ecuacion de combustion para motores Diesel:

80 m/s 1.209

presion al final de la admision : de aquí tenemos:

asumimos que : 0.089 Mpa

coeficiente de gases residuales :

0.0332 ucv

la temperatura al final de la admision se calcula asi :asuminedo que ϕ = 1 la energía interna de 1 kmol de aire a la temperatura tc de la compresion es:

335.108 k

el rendimiento volumetrico se calcula por :siendo: 1

La energía interna de 1 mol de productos de la combustion 0.7895

5.- Parametros del proceso de compresión el calor específico lo hhallamo sne tabla 8 exponente politropico de compresion 1.38

- cálculo de la presion al final de la compresión :

4.269 Mpa

- temperatura final de la compresión :y

972.362 kLa magnitud :

15695.13029

kg/m3

La energía interna de los productos de la combustion para α=1:

𝑇_𝑟𝑃_𝑟 = b^2 + x =

𝜔_𝑎𝑑=

𝑃_0= 𝑇_0 =

ρ_0= 𝑃_0/(𝑅 𝑇_0 ) ;

𝑅_𝑎= 8314/𝑢_(𝑎 ) ; 𝑢_𝑎= ρ_0=

𝑃_𝑎= 𝑃_0- (β^2+ x)〖𝜔 _𝑎𝑑 〗 ^2/2.ρ_0.〖 10 〗 ^(−6) =𝑌_𝑟 = (𝑇_0+ Δ𝑇)/𝑇𝑟.𝑃_𝑟/( .𝑃_𝑎−𝑃ԑ_𝑟 ) =

𝑇_𝑎 = (𝑇_0+Δ𝑇+ 𝑌_𝑟.𝑇_𝑟)/(1+ 𝑌_𝑟 ) =

𝑛_𝑣= /( ԑ ԑ−1).𝑃_𝑎/𝑃_0 𝑇_0/(𝑇_𝑎 (1+𝑌_𝑟)) = 𝑛_1 =

𝑃_𝑐=𝑃_𝑎.ԑ^(𝑛_1 ) =

𝑇_𝑐=𝑇_𝑎. ^(ԑ𝑛_1−1) =

𝑢_𝑟= (𝑀_2+𝑌_𝑟.𝑀_1)/(𝑀_1 (1+𝑌_𝑟)) = (𝑢_0+𝑌_𝑟)/(1+𝑌_𝑟 ) = (ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖 〗𝑈 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) + 8.314l𝑇_𝑐 = 𝑢_𝑟 ( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧)

〖𝑢𝑐𝑣〗 _𝑐 :𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 en kJ/mol°c

𝑈_𝑐 =

′′〖𝑈 〗 _𝑐= ( 〖𝑈 ´´𝑐) 〗 _(𝛼=1) (𝑟_(〖𝑀 2)〗 _(𝛼=1) ) +〖𝑈𝑐〗𝑟𝑒 _𝑎

〖 (𝑢𝑐_(´´𝑣)) 〗 _𝑐 =

𝜑_(1=) 𝑃_𝐾 = _𝑃 0 ; 𝑇_𝑘= _𝑇 0

ξ_𝑧 =

(ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) =

( 〖𝑈 ´´𝑐) 〗_(𝛼=1) = 〖𝑈 ´´ 〗 _𝐶 =

(𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′〖𝑈

′〗 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) =

Asignamos el grado de elevación de la presión:1.8

14544.59728

la suma de todosmlos miembros de la ecuación de combustión es :

por lo tanto:

o tambien ya que ur=

asumamos que :

si Tz = Tz =

entonces:

ya que el segundo miembro de la ecuación de la combustion es iguala 74780.41987combustión buscada se encuentra entre 2200 y 2300 k

Tz = 2271

El coeficiente de expansión preliminar se obtiene:

La presión máxima de combustion :

7.683969458

l =

𝑡_𝑧=

𝑈_𝑧=

(𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′〖𝑈

′〗 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) =

(ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′〖𝑈′〗 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) + 8.314l𝑇_𝑐 =

8.314l𝑇_𝑐 =

𝑢_𝑟 ( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧) =

( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧) =

𝑡_𝑧=

𝑈_𝑧 + 8.314.𝑇_𝑧 =

〖𝑈´´ 〗 _𝑧=′′〖𝑈 〗 _𝑧 +

8.314.𝑇_𝑧 =

𝜌=( 𝑢_𝑟 / l).𝑇_𝑍/𝑇_𝐶 =

𝑃_𝑧 = 𝑃_𝐶 l =

𝑃_𝑧 = 𝑃_𝐶 l =

7 parámetros del proceso de expansión

6. parámetros al final del proceso de combustión exponente politropico de expansion0.82

grado de expansión posterior:coeficiente real de variación molecular :

1.043 la temperatura al final de la expansion:

la ecuacion de combustion para motores Diesel:la presión al final de la expansion:

de aquí tenemos:

8. la presión media indicada del ciclo :asumimos que : 0.82

47726.03

kJ/kmol.°C22.408

consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es

la energía interna de 1 kmol de aire a la temperatura tc de la compresion es:

15650.0531 kJ/kmol

La energía interna de 1 mol de productos de la combustion

el calor específico lo hhallamo sne tabla 8

25.079 kJ/kmol

17580 kJ/kmol

17051.83186

La energía interna de los productos de la combustion para α=1:

𝑢_𝑟= (𝑀_2+𝑌_𝑟.𝑀_1)/(𝑀_1 (1+𝑌_𝑟)) = (𝑢_0+𝑌_𝑟)/(1+𝑌_𝑟 ) = (ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′′〖 〗𝑈 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) + 8.314l𝑇_𝑐 = 𝑢_𝑟 ( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧)ξ_𝑧=

〖𝑢𝑐𝑣〗 _𝑐 :𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 en kJ/mol°c

′′〖𝑈 〗 _𝑐= ( 〖𝑈 ´´𝑐) 〗 _(𝛼=1) (𝑟_(〖𝑀 2)〗 _(𝛼=1) ) +〖𝑈𝑐〗𝑟𝑒 _𝑎

〖 (𝑢𝑐_(´´𝑣)) 〗 _𝑐 =

𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/𝛿^(𝑛_2−1) =

( 〖𝑃𝑖 ) 〗 _𝑎𝑛= 𝑃_𝑎 ^𝑛1/( −1)[𝑞(ԑ ԑ 𝜌−1)𝑞𝜌/(𝑛_2−1) (1−1/𝛿^(𝑛_2−1) )−1/(𝑛_1−1) (1−1/ ^(𝑛_1−1) )]ԑ

𝜙_𝑖 =

ξ_𝑧 =

(ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) =

〖𝑈 ´´ 〗 _𝐶 =

𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/𝛿^(𝑛_2 ) =

Asignamos el grado de elevación de la presión:entonces:

kJ/kmol

la suma de todosmlos miembros de la ecuación de combustión es :

77965.75

77965.75 kJ/kmol

1.043

74780.41987 kJ/kmol

asumamos que :2173 K

1900 °C

52983.01852 kJ/kmol

71049.34052 kJ/kmol

2273 k2000 °C

56131.44556 kJ/kmol

75029.16756 kJ/kmol

ya que el segundo miembro de la ecuación de la combustion es igualkJ/kmol resulta que la temperatura de

combustión buscada se encuentra entre 2200 y 2300 k

k

El coeficiente de expansión preliminar se obtiene:

1.3528

La presión máxima de combustion :

Mpa

𝑡_𝑧=

(ξ_𝑧 𝐻_𝑢 " " )/(𝑀_1 (1+ 𝑌_𝑟)) + (𝑈_𝑐+ 𝑌_𝑟 ′〖𝑈′〗 _𝐶)/(1+ 𝑌_𝑟 ) + 8.314l𝑇_𝑐 =

( ′′〖 〗𝑈 _𝑧 + 8.314𝑇_𝑧) =

𝑡_𝑧=

𝑈_𝑧 + 8.314.𝑇_𝑧 =

′′〖𝑈 〗 _𝑧 + 8.314.𝑇_𝑧 =

7 parámetros del proceso de expansión 9 Parámetros principales del ciclo. La fración de la presión indicada que se gasta en vencer la fricción y accionar los mecanismos auxiliares se determina

exponente politropico de expansion 1.23 conform a la expresión

grado de expansión posterior:12.197 Mpa Tipo de motor A

encendido por chispa la temperatura al final de la expansion: S/D > 1 0.05

1277.6 K S/D < 1 0.04

la presión al final de la expansion:asumimos que la velocidad media del pistón es :

0.354402095 Mpa9

8. la presión media indicada del ciclo : La presión media efectiva del ciclo se halla de la ecuación:

0.975422302 MpaEl rendimiento mecánico se determina mediante :

consideramos que el coeficiente de redondeo o plenitud del diagrama es 0.95 entonces la presión media indicada real será : 0.7701

0.9267 Mpael consumo específico indicado de combustible es :

183.3460864

𝑛_2 =

𝛿 = 𝜀/𝜌 = 𝑇_𝑏 = 𝑇_𝑧/𝛿^(𝑛_2−1) =

( 〖𝑃𝑖 ) 〗 _𝑎𝑛= 𝑃_𝑎 ^𝑛1/( −1)[𝑞(ԑ ԑ 𝜌−1)𝑞𝜌/(𝑛_2−1) (1−1/𝛿^(𝑛_2−1) )−1/(𝑛_1−1) (1−1/ ^(𝑛_1−1) )]ԑ

( 〖𝑃𝑖 ) 〗_𝑎𝑛=

𝑝_𝑖=

𝑃_𝑚= A + β𝑣_𝑝

𝑣_𝑝 =

𝑃_𝑒= 𝑝_𝑖- 𝑝_𝑚 =

𝑛_𝑚 = 𝑝_𝑒/𝑝_𝑖 =

𝑔_𝑙= 3600(𝑛_𝑣 ρ_0)/(𝑝_𝑖 α𝑙_0 )=

𝑃_𝑏 = 𝑃_𝑧/𝛿^(𝑛_2 ) =

9 Parámetros principales del ciclo. La fración de la presión indicada que se gasta en vencer la fricción y accionar los mecanismos auxiliares se determina

recurriendo a los coeficientes experimentales aducidos en la tabla 17

B Tipo de motor A BDiesel :

0.0155 con cámara de combustion separada 0.105 0.01380.0135 con camara de combus.semiseparada 0.105 0.012

y no separada

asumimos que la velocidad media del pistón es :entoncess 0.2130 Mpa

m/s

La presión media efectiva del ciclo se halla de la ecuación:

0.714 Mpa

DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR El rendimiento mecánico se determina mediante :

La cilindrada total del motor se halla mediante:

el consumo específico indicado de combustible es :Volumen de trabajo de un cilindro:

g/kw.h 1.401

designamos la relación S/D = J. Entonces

de donde :

D =

Por lo tanto escogemos que :

S= 125

la velocidad media del pistón será :

𝑃_𝑚= A + β𝑣_𝑝

𝑃_𝑚 =

𝑔_𝑒 = 𝑔_𝑖/𝑛_𝑚 =

𝑛_𝑖= 3600/(𝑔_𝑖 𝐻_𝑢 ) = 𝑛_𝑒 = 𝑛_𝑖 𝑛_𝑚 =

𝑔_𝑒 𝑁_𝑒.〖 10 〗 ^(−3)=

〖𝑖𝑣〗 _ℎ = (30.𝑁_𝑒.𝜏)/(𝑝_𝑒 𝑛) =

𝑣_ℎ= 〖𝑖𝑣〗 _ℎ/8=

𝑉_ℎ = 𝜋/4 𝐷^2 𝑆= 𝜋/4 𝐷^3 𝐽𝐷= ((4𝑉_∛ℎ)/𝜋𝐽) =

10𝑣_𝑝 =S.n/30=

el consumo especifico del combustible es:

238.0685015 g/kw.h

el rendimiento indicado del ciclo cuando(gi se expresa en g/kw-h y el Hu en MJ/kg) de acuerdo a la expresión :

0.467499947

el rendimiento efectivo del ciclo es :

0.36004043

el consumo horario de combustible constituye

38.09096023 kg/h

DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR

La cilindrada total del motor se halla mediante:

11.209958241598

Volumen de trabajo de un cilindro:

l

designamos la relación S/D = J. Entonces

Asumimos que J = 1

1.2128526519632 dm

121.28526519632 mm

mm

la velocidad media del pistón será :

𝑔_𝑒 = 𝑔_𝑖/𝑛_𝑚 =

𝑛_𝑖= 3600/(𝑔_𝑖 𝐻_𝑢 ) = 𝑛_𝑒 = 𝑛_𝑖 𝑛_𝑚 =

𝑔_𝑒 𝑁_𝑒.〖 10 〗 ^(−3)=

m/s