Seminario termodinámica

Seminario   8 y 9

1. Se quema un hidrocarburo propano con 120% de aire teórico para una reacción completa. Determine la ecuación estequiometrica, la ecuación real, y la relación aire combustible.
2.  Considere un ciclo de Otto de aire estándar con una relación de compresión                    de 8 y un suministro de calor de 1213 kJ/kg. Si la presión                 y la temperatura al comienzo del proceso de compresión son de 0.95 bar y 7 o C, determinar suponiendo calores específicos variables: a) la presión y temperatura máximas del ciclo; b) la producción neta de trabajo; c) la eficiencia térmica; d) la presión eficaz media; e) el rendimiento térmico suponiendo calores específicos constantes (k = 1.4); f) el trabajo utilizable de los gases al final de la expansión, tomando como estado muerto el inicial. Sol.: a) 56.27 bar y 2000 K; b) 630 kJ/kg; c) 51.9 %; d) 8.45 bar; e) 57.1 %; f) 306 kJ/kg.
3. Las condiciones de alimentación para un ciclo de Diésel de aire estándar que opera con una relación de compresión de 15:1 son 0.95 bar y 17 o C. Al comienzo de la carrera de compresión el volumen del cilindro es 3.80 litros, y durante el proceso de calentamiento a presión constante se suministra al gas 7.4 kJ de calor.  a)  Calcular la presión y temperatura al final de cada uno de los procesos del ciclo; b) determinar la eficiencia térmica; c) la presión eficaz media del ciclo; d) el rendimiento del ciclo suponiendo calores específicos constantes (k = 1.4). Sol.: a) Estado 2: 40.2 bar y 819 K, Estado 3: 40.2 bar y 2250 K, Estado 4: 4.4 bar
4. Un ciclo   de potencia dual (aporte de calor a presión y a volumen constante) posee una presión máxima de 80 bar y se conocen además los siguientes parámetros: Calor aportado total: 2800 kJ/kg aire, Relación de volúmenes (Vmáximo y mínimo): 15- l. Condiciones al inicio de la compresión: l 5ºC, l bar Cp = l kJ/kgK.   Calcular el rendimiento térmico y el trabajo del ciclo, considerando los casos. Procesos ideales en la compresión expansión Procesos politrópicos en la compresión (n= l ,36) y expansión (n= l ,25)
5.  En una cámara de combustión se queman 2 kg/h de H2(g) con 120 m3/h aire que entra a 30ºC y l atm.  Determinar el coeficiente de exceso de aire, la ecuación estequiométrica, la relación aire/combustible.
6. Un secadero dispone de quemadores que consumen gas (etano C2H6).    La combustión se realiza con un exceso de aire de 105 %. Determinar: a) La composición de los gases de la combustión b) Poder calorífico inferior del combustible c) Caudal másico de gas consumido, si la potencia térmica nominal del secadero es de 1MW, d) Caudal másico de aire requerido.
7. El ciclo termodinámico representado es un ciclo teórico empleado para el estudio   del   comportamiento    cualitativo   de   los motores   de combustión interna   que consumen    gasoil.   Suponiendo    que el fluido   que lo recorre   es aire como   gas perfecto y que se conocen los siguientes datos: Condiciones al inicio de la compresión: l bar y 300 K; Presión al final de la compresión: 57 bar, Temperatura al finalizar el proceso de combustión: 3295,78 K Datos del aire: R=0,287 kJ/kg K, Cp = l kJ/kg K. Determinar: a) Estado termodinámico de los cuatro puntos del ciclo termodinámico, (P, V, T). b) Relación de compresión volumétrica
8. Un ciclo Diésel ideal tiene una relación de compresión de 20 y una relación de cierre de admisión de 1.3. Determine la temperatura máxima del aire y la tasa de adición de calor a este ciclo cuando produce 250 kW de potencia y el estado del aire al inicio de la compresión es 90 kPa y 15 °C. Use calores específicos constantes a temperatura ambiente.
9. Un motor ideal Diésel tiene una relación de compresión de 20 y usa aire como fluido de trabajo. El estado del aire al principio del proceso de compresión es 95 kPa y 20 °C. Si la temperatura máxima en el ciclo no ha de exceder 2.200 K, determine a) la eficiencia térmica y b) la presión efectiva media. Suponga calores específicos constantes para el aire a temperatura ambiente. Respuestas: a) 63.5 por ciento, b) 933 kPa
10. .  Un motor de automóvil consume combustible a un ritmo de 20 litros por hora y transfiere 60 kW de potencia a las ruedas. Si el combustible tiene un poder calorífico de 44000 kJ/kg y una densidad de 0.8 gr/cm3, determine la eficiencia de este motor.
11. Un motor Diésel de tres cilindros y dos tiempos tiene 2.7 litros de desplazamiento, funcionando a 2000 rpm, tiene un flujo de aire de admisión de 5 kg/min a 20ºC y 100 kPa. Calcule la eficiencia volumétrica para el motor, a esta velocidad. Rpta. 77.9 %
12. Un motor alternativo diésel tiene una temperatura máxima de 1077 ºC, espacio muerto C = 4.5 % y T1 = 35 ºC. a) determine la relación de combustión o de corte. b) ¿a qué % de la carrera del pistón finaliza la combustión del combustible?

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