Ciclo Otto y sus aplicaciones
Enviado por Piero Alexander Zea Manrique • 26 de Noviembre de 2021 • Monografía • 1.032 Palabras (5 Páginas) • 365 Visitas
Ciclo Otto Introducción
[pic 1]
- Son de dos tipos principales: encendido por chispa y encendido por compresión.[pic 2]
- En el de encendido por chispa, una mezcla de combustible y aire se enciende por medio de una bujía.
- En el encendido por compresión, es el aire que es comprimido hasta altas presiones y temperaturas que el encendido es espontáneo cuando se inyecta el combustible.
- el calor qH proviene de la combustión de la mezcla (combustible + aire) en el cilindro
- la composición del fluido de trabajo varía:
aire + combustible → productos de combustión operan en ciclos abiertos y no cerrados:
[pic 3]
- el calor qH proviene de la combustión de la mezcla (combustible + aire) en el cilindro
- la composición del fluido de trabajo varía:
- aire + combustible → productos de combustión
- operan en ciclos abiertos y no cerrados:
[pic 4]
encendido[pic 5]
por chispa por compresión
PMS = Punto muerto superior PMI = Punto muerto inferior
Vmin = volumen libre[pic 6]
Vmax = volumen de desplazamiento relación de compresión:
Vmax
r ≡[pic 7]
Vmin
- Ciclo Otto (Spark Ignition – SI)
[pic 8]
- Ciclo Otto (Spark Ignition – SI) [pic 9]
es la presión que produciría el mismo trabajo neto (en una carrera de potencia del pistón) que el ciclo real. P
w = P¯ × (vmax −vmin)
P¯ P¯ es útil para comparar máquinas de igual tamaño (cilindrada).[pic 10]
vmin vmax v
A mayor P¯, mayor trabajo neto en cada carrera depotencia.
Parámetro para describir el comportamiento de un motor alternativo: presión media efectiva o pme
Trabajo neto para un ciclo pme= [pic 11]
cilindrada
- Debido a las complejidad de estudiar el ciclo real de un motor, es necesario hacer simplificaciones considerables, usando un análisis aire-estándar:
- El fluido de trabajo es aire considerado como gas ideal. Además es una cantidad fija.
- La combustión es reemplazada por una transferencia de calor desde una fuente externa.
- No hay admisión ni escape.
- Todos los procesos son internamente reversibles.
[pic 12]
[pic 13]
etapas: 1-2: compresión isentrópica[pic 14]
2-3: calentamiento isócoro
3-4: expansión isentrópica
4-1: enfriamiento isócoro
q
relación de compresión
r = [pic 15]v1 v2
- Cuatro procesos internamente reversibles.
- Proceso 1-2: compresión isentrópica del aire cuando el pistón va desde PMI a PMS.
- Proceso 2-3: aire absorbe calor a v cte., estando el pistón en el PMS. Este proceso representa la combustión.
- Proceso 3-4: expansión isentrópica. Carrera de trabajo.
- Proceso 4-1: aire cede calor. El pistón está en PMI.
- Dos procesos donde hay trabajo y no transferencia de calor: 1-2 y 3-4.
W[pic 16]12 =u2 −u1 ; W[pic 17]34 =u3 −u4 m m
- Dos procesos donde hay transferencia de calor y no trabajo: 2-3 y 4-1
[pic 18]Qm23 =u3 −u2 ; [pic 19]Qm41 = u4 −u1
eficiencia térmica,[pic 20]
w qL ηt = [pic 21] = 1− [pic 22]
qH qH
el calor se intercambia en etapas isócoras (w = 0), qH = u3 − u2 =cv (T3 − T2) qL = u4 − u1 = cv (T4 −T1)
de modo que
.
ηt = 1 − TT[pic 23]12 TT34/T/T21 −−11 = 1− TT[pic 24]12 = 1− [pic 25]rk1−1
[pic 26](usando relaciones adiabáticas: T4/T3 = T1/T2 = 1/rk−1)
Rendimiento térmico:
Trabajo neto η= calor absorbido
= (u3 −u2)−(u4 −u1) =1− u4 −u1[pic 27]
(u3 −u2 ) u3 −u2
=1− Cv (T4 −T1) =1− (T4 −T1)
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