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