CICLO TEÓRICO DE FUNCIONAMIENTO

Transcripción

1 ILO EÓRIO DE FUNIONAMIENO 9

2 ..- Un motor monocilíndrico tiene un calibre de 7'5 mm y su carrera es de 90 mm. uál es su cilindrada en? ual es el radio de la muñequilla del cigüeñal?. π D º.- L 7'5 π mm 90 mm 66'6 mm 6'6 90 º.- r 5 mm..- El cilindro de un motor tiene un volumen total de 80, la carrera del pistón es de 0 mm y el calibre es de 90 mm. alcular: º.- olumen de mezcla aspirada. º.- Relación de compresión. π 699'8 π D 90 º.- L 0 mm º.- olumen de la cámara de combustión: ' 8 ; 0' omo: 80 ρ ρ 6' 8 0'..- Un motor tiene una cilindrada de 60 y efectúa una carrera de 80 mm. La cámara de compresión tiene una altura media de 8 mm. alcular la relación de compresión. alibre: D 75'7 mm π D π D 60 L; Relación de compresión: ρ 5' 8 π 75' ué temperatura alcanza el fluido operante de un motor Otto al finalizar la carrera de compresión sabiendo que tiene una relación de compresión de 6'5 y trabaja a una temperatura al inicio de la carrera de compresión de 75 º Datos: ' ; 0

3 ( ) 0' + 75'7º K 6'7º ( 75 7) 6'5.5.- ual es la relación mínima de compresión que debe tener un motor Diesel de tiempos para alcanzar en el interior del cilindro una temperatura de 800 º suponiendo que al comenzar la compresión la temperatura alcanzada por los gases es de 90 º y la presión es de Kp/. ué ocurre al arrancar el motor en una mañana en la que la temperatura ambiente es de 0 º y la presión Kp/ si el gas-oil para arder necesita 650 º. Datos: ' º.- º.- ρ 0' 0' ( ) ( ) 0' ( 7 0) ' 0' ρ ρ '95 ρ ' '9º K 5'9º < 650º El motor tardaría un cierto tiempo en arrancar..6.- ual es la presión alcanzada en la cámara de combustión de un motor al finalizar la carrera de compresión sabiendo que es de cilindros, que tiene una cilindrada total de 00 y que la presión en el interior del cilindro al comienzo de la carrera es de Kp/ Datos: ' olumen de la cámara de combustión 0. Según la relación de compresión Se trata de un motor Otto o Diesel? ; 0 ρ ρ 8' 5 ' Kp 8'5 6'9 Es un motor de ciclo Diesel por ser ρ > Un motor monocilíndrico Otto tiene de calibre 70 mm, de carrera 0 mm y una cámara de compresión cilíndrica de 8. Si se cepilla su culata rebajándola '5 mm. alcular: º.- La relación de compresión antes y después de cepillar la culata. º.- alcular η t en ambos casos y su incremento. Datos: '

4 π D π 7 º.- h 8 h h '6 mm En las nuevas condiciones: Al rebajar la culata: ilindrada: Relación de compresión: ' π 70 ' ( '6 '5) mm 8'7 6'8 + 8 Antes de bajar la culata: ρ ' '8 + 8'7 Después de bajar la culata: ρ ' ' 90 8'7 º.- alcular ηt π 70 0 mm 6'8 omo y v ( ); v ( ) η t η t ; η t ρ Antes de bajar la culata: η t 0' 65 0' '60 Después de bajar la culata: η t 0' 78 0' '90 or tanto: η t 0' 0

5 .8.- Un motor Otto de cuatro cilindros tiene una cilindrada total de 00 y una ρ 7'5 y alcanza al finalizar la combustión una presión de 0 Kp/ y al finalizar la expansión Kp/. at Kp/. alcular: º.- rabajo total desarrollado en la expansión. º.- rabajo consumido en comprimir la mezcla. º.-rabajo teórico en un ciclo completo. º.- ηt del motor. Datos: '. d º.- p d K K omo ; 7'5 y '85 7 '5 50 6'5 50 0'85 0'85 0 5'85 Kg '98 Kp m 0' º.- ' Kp 7'5 7' 7' 5'85 0'85 '65 Kp m 0' º.- El trabajo teórico desarrollado es: º.- η t del motor: t '98 '65 Kpm Kpm t 0' ciclo ηt ρ ηt 7'5 0' η t 0'56

6 .9.- Un motor Otto de cuatro cilindros y cuatro tiempos tiene un calibre de 60' mm y una carrera de 0 mm. Su relación de compresión es ρ 0. Se rectifica y su calibre se hace de 60'8 mm. alcular: º.- de cilindrada. º.- de ρ. º.- de ηt. Datos: ' º.- ilindrada inicial: π D π 60' L 0 mm '5 ilindrada final: ' ' π D ' ' π 60'8 L 0 mm cilindrada 8 ' '5 6'9 ' ' 8' º.- Relación de compresión inicial ρ '5; 9 7'9 '5 Relación de compresión final: 8' + 7'9 ρ 7'9 f 0'8 Incremento de compresión: ρ 0' 8 º.- η to η 0' to ρ 0 6 0' ηtf ηtf 0'67 0' ρ 0'8 Incremento de rendimiento térmico: η t 0'008

7 .0.- Un motor Diesel tiene una relación de compresión ρ 8, suponiendo que la p at Kp/, que la cilindrada unitaria es de 600 y que la relación de combustión es τ, calcular el trabajo teórico desarrollado. Datos: ' ρ Kp 58'9 ' Kp '9 65'9 omo: τ 5'9 70'58 Kp 58'9 65'9 d ( ) 5'9 0 Kp ( 70'58 ) m 58'9 0'78 Kp m 58'9 70'58 65'9 ' Kp '6 '6 65'9 58'9 70'58 d ; 0 Kp m 0' 60'6 Kpm rabajo desarrollado: + + 0'78 60'6 Kpm d 8' Kgm rabajo absorbido: ; 5

8 6 Kpm 0 0' 65'9 5'9 58'9 Kpm 5'0 rabajo teórico desarrollado: d t ( )Kpm 5'0 8' t Kpm 6' t..- alcular el rendimiento térmico de un motor diesel cuya relación de compresión es ρ 0 sabiendo que la combustión termina cuando el pistón lleva recorrido el 0% de su carrera de descenso desde el.m.s. Datos: ' radio de la muñequilla del cigüeñal 5 longitud de la biela 5 cilindrada unitaria 50.M.S..M.I. η t (omo ejercicio se va a calcular el rendimiento térmico de un motor Diesel) A U + ( ) v U ( ) ( ) R ( ) ( ) + A R v ( ) p w A U + ( ) 0 U v ( ) v or tanto: ( ) ( ) p v t η g h t omo: τ omo: omo: τ

9 τ y ρ Sustituyendo se tiene: τ ηt ρ τ Expresión en la que es preciso conocer sólo τ pues todos las demás variables son conocidas. omo r 5 arrera: 0..M.S. x Según los datos: x 0% x '0 omo la cilindrada es de 50 : π D π D 50 L; 50 0 D 6'67 omo: ρ ara calcular τ es preciso calcular. 8' 68' + π D x π 6'67 8' + 5'6 or tanto: τ 5'6 8' '89 Sustituyendo se tiene: ' '89 η t η 0' t 0' 6 ' 0 '89 7

10 ..- alcular el rendimiento térmico de un motor Diesel cuya relación de compresión es ρ 9 sabiendo que la combustión termina cuando el cigüeñal lleva girados 5º contados desde el MS. Datos: ' radio de la muñequilla del cigüeñal 5 longitud de la biela 5 cilindrada unitaria 00.M.S..M.I. 5º O Se sabe del ejercicio anterior que: τ ρ τ ht Ecuación en la que falta por conocer τ, para ello como: MS x β l α r x r + l r cosα l cos β r senα l sen β 5 sen 5º 5 sen β 5 0' 5 sen β β 8'09º x cos 5º 5 cos 8'09º ; x 0 '5 '85 x 0'6 π D π D 00 0 x D 6'8 6'67 or tanto: π 6'8 6'67 + 0'6 5'7 8

11 De donde: τ 5'7 6'67 ' or lo que: ' ' η t η 0' t 0' 6 ' 9 ' 9