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O Ciclo Diesel

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ID:(1487, 0)



Mecanismos

Iframe

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O ciclo Diesel é um ciclo termodinâmico que fundamenta o funcionamento dos motores diesel, amplamente utilizados em veículos e maquinaria industrial. Desenvolvido por Rudolf Diesel na década de 1890, este ciclo distingue-se principalmente pelo seu processo de ignição em comparação com o ciclo Otto dos motores a gasolina. No ciclo Diesel, o ar é aspirado para o cilindro e comprimido a uma taxa muito mais alta do que nos motores a gasolina, o que eleva sua temperatura a um ponto que pode inflamar o combustível diesel sem a necessidade de uma vela de ignição.

Durante a operação, o ciclo começa com o pistão puxando ar enquanto se move para baixo. Em seguida, o ar é comprimido no movimento ascendente, aumentando sua temperatura. No pico da fase de compressão, o combustível é injetado no ar comprimido e quente em forma de uma fina névoa, causando ignição espontânea. A combustão empurra o pistão para baixo, gerando energia. Por fim, na fase de exaustão, os gases resultantes da combustão são expelidos quando o pistão se move para cima novamente, completando o ciclo.

Os motores Diesel são conhecidos por sua eficiência e durabilidade. A alta taxa de compressão não só permite que o motor extraia mais energia do combustível, mas também aumenta sua eficiência térmica, o que significa que uma maior parte da energia do combustível é convertida em trabalho mecânico. Os motores Diesel geralmente oferecem uma melhor eficiência de combustível e produzem menos emissões de CO2 por unidade de energia em comparação com seus equivalentes a gasolina, mas podem emitir níveis mais altos de outros poluentes, como óxidos de nitrogênio e partículas.

Código
Conceito

Mecanismos

ID:(15283, 0)



Ciclo de Carnot

Conceito

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Sadi Carnot introduziu [1] o conceito teórico do primeiro projeto de máquina capaz de gerar trabalho mecânico com base em um gradiente de temperatura. Isso é alcançado por meio de um processo no espaço pressão-volume, onde calor é adicionado e extraído, conforme ilustrado na imagem:



A área sob a curva o calor fornecido ($Q_H$), que se estende de 1 a 2, representa a energia necessária para transitar do estado ($p_1, V_1$) para o estado ($p_2, V_2$). Por outro lado, a área sob a curva o calor absorvido ($Q_C$), indo de 2 para 1, representa a extração de energia necessária para retornar do estado ($p_2, V_2$) ao estado ($p_1, V_1$). A diferença entre essas áreas corresponde à região delimitada por ambas as curvas e representa o trabalho eficaz ($W$) que o sistema pode realizar.

Carnot também demonstrou que, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor fornecido ($Q_H$) não pode ser igual a zero. Isso implica que não existem máquinas capazes de converter todo o calor em trabalho.

[1] "Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance" (Reflexões sobre a Potência Motriz do Fogo e sobre Máquinas Adequadas para Desenvolver Essa Potência), Sadi Carnot, Annales scientifiques de lÉ.N.S. 2e série, tome 1, p. 393-457 (1872)

ID:(11131, 0)



Ciclo Diesel: Diagrama Pressão-Volume

Conceito

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Rudolf Diesel [1] propôs criar um ciclo distinto do ciclo de Carnot com o objetivo de alcançar uma eficiência superior em comparação com o ciclo de Otto. Esse processo se desenrola nas seguintes etapas:

• Estágio 1 a 2: Compressão adiabática $(p_1,V_1,T_1)\rightarrow (p_2,V_2,T_2)$,
• Estágio 2 a 3: Aquecimento e expansão à pressão constante $(p_2,V_2,T_2)\rightarrow (p_2,V_3,T_3)$,
• Estágio 3 a 4: Expansão adiabática $(p_2,V_3,T_3)\rightarrow (p_3,V_1,T_4)$,
• Estágio 4 a 1: Resfriamento a volume constante $(p_3,V_1,T_4)\rightarrow (p_1,V_1,T_1)$

Esses estágios são ilustrados abaixo:

A chave está no estágio 2 a 3, onde a expansão ocorre à pressão constante. A razão torna-se evidente ao examinarmos o gráfico:

A energia ganha é igual à área contida dentro do ciclo, e ao realizar a compressão à pressão constante, essa área é maior do que no caso da compressão a volume constante.

[1] "Verfahren zur Entwickelung eines rationellen Wärmemotors zum Ersatz der Dampfmaschine und der heute bekannten Verbrennungsmotoren" (Método para o Desenvolvimento de um Motor Térmico Racional para Substituir a Máquina a Vapor e os Motores de Combustão Contemporâneos), Rudolf Diesel, Kaiserlichen Patentamts, No. 67207 (1892)

ID:(11141, 0)



Análise de eficiência

Conceito

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Tanto o ciclo Otto quanto o ciclo Diesel dependem das variáveis la temperatura no estado 1 ($T_1$), la temperatura no estado 2 ($T_2$), la temperatura no estado 3 ($T_3$) e la temperatura no estado 4 ($T_4$). No entanto, no caso do ciclo Diesel, ele também depende de o índice adiabático ($\kappa$), cujo valor é 1,4.

No ciclo Otto, a eficiência é calculada com base na temperatura usando a seguinte equação:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{ T_4 - T_1 }{ T_3 - T_2 }$



Já no ciclo Diesel, a eficiência é calculada com base na temperatura usando a seguinte equação:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ T_4 - T_1 }{ T_3 - T_2 }$

A inclusão do fator $1/\kappa \sim 0,71$ no ciclo Diesel o torna mais eficiente em comparação com o ciclo Otto para a mesma configuração de temperatura. Isso é resultado direto do aumento da área contida na curva que representa o ciclo na representação pressão-volume.

ID:(11153, 0)



Expansão adiabática

Conceito

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Dado que em uma expansão adiabática, o gás atende às relações o volume no estado i ($V_i$), o volume no estado f ($V_f$), la temperatura no estado inicial ($T_i$), la temperatura no estado final ($T_f$) e o índice adiabático ($\kappa$) expressas como:

$ T_i V_i ^{ \kappa -1}= T_f V_f ^{ \kappa -1}$



Podemos observar que na mudança de estado de o volume intermediário ($V_3$) e la temperatura no estado 3 ($T_3$) para o volume expandido ($V_1$) e la temperatura no estado 4 ($T_4$), a seguinte igualdade se mantém:

$T_3V_3^{\kappa-1}=T_4V_1^{\kappa-1}$



Usando a equação para o fator de expansibilidade ($r_E$):

$ r_E =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_3 }$



Obtemos:

$ T_3 = T_4 r_E ^{ \kappa - 1}$

ID:(15751, 0)



Calor fornecido

Conceito

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Dado que em uma expansão adiabática, o gás satisfaz as relações o volume no estado i ($V_i$), o volume no estado f ($V_f$), la temperatura no estado inicial ($T_i$), la temperatura no estado final ($T_f$) e o índice adiabático ($\kappa$), expressas como:

$ T_i V_i ^{ \kappa -1}= T_f V_f ^{ \kappa -1}$



Podemos observar que durante a mudança de estado de o volume expandido ($V_1$) e la temperatura no estado 1 ($T_1$) para o volume compactado ($V_2$) e la temperatura no estado 2 ($T_2$), a seguinte igualdade é mantida:

$T_1V_1^{\kappa-1}=T_2V_2^{\kappa-1}$



Usando a equação para o facteur de compressibilité ($r_C$):

$ r_C =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_2 }$



Obtemos:

$ T_2 = T_1 r_C ^{ \kappa - 1}$

ID:(15752, 0)



Aquecimento a gás

Conceito

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Como o aquecimento ocorre a pressão constante, aplicamos a lei de Charles:

$\displaystyle\frac{ V_i }{ T_i }=\displaystyle\frac{ V_f }{ T_f }$



Portanto, a mudança de estado ($V_2, T_2$) para ($V_3, T_3$) deve satisfazer a equação:

$\displaystyle\frac{T_2}{V_2} = \displaystyle\frac{T_3}{V_3}$



Com as equações:

$ r_C =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_2 }$



$ r_E =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_3 }$



podemos reescrever como:

$T_3 = \displaystyle\frac{V_3}{V_2} T_2 = \displaystyle\frac{V_3}{V_2} T_2 = \displaystyle\frac{V_3}{V_1} \displaystyle\frac{V_1}{V_2} T_2 = \displaystyle\frac{r_C}{r_E} T_2$



ou seja:

$ T_3 =\displaystyle\frac{ r_C }{ r_E } T_2 $

ID:(15753, 0)



Eficiência dependendo das temperaturas

Conceito

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A eficiência em relação à temperatura é definida por:

$ \eta = 1-\displaystyle\frac{ Q_C }{ Q_H } $



com as quantidades de calor fornecido:

$ Q_H = C_p ( T_3 - T_2 )$



e absorvido:

$ Q_C = C_V ( T_4 - T_1 )$



temos a relação de eficiência em função da temperatura:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ T_4 - T_1 }{ T_3 - T_2 }$

ID:(15754, 0)



Eficiência em função dos fatores de compressão e expansão

Conceito

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O valor de la eficiência ($\eta$) pode ser calculado usando os valores o índice adiabático ($\kappa$), la temperatura no estado 1 ($T_1$), la temperatura no estado 2 ($T_2$), la temperatura no estado 3 ($T_3$) e la temperatura no estado 4 ($T_4$) na seguinte equação:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ T_4 - T_1 }{ T_3 - T_2 }$



Além disso, as relações entre as temperaturas com o facteur de compressibilité ($r_C$) e o fator de expansibilidade ($r_E$) são definidas pelas seguintes equações:

$ T_2 = T_1 r_C ^{ \kappa - 1}$



$ T_3 = T_4 r_E ^{ \kappa - 1}$



$ T_3 =\displaystyle\frac{ r_C }{ r_E } T_2 $



Adicionalmente, o valor de o índice adiabático ($\kappa$) é utilizado na equação:

$ \kappa =\displaystyle\frac{ C_p }{ C_V }$



Essas equações nos permitem calcular o desempenho de um processo que segue o ciclo Diesel usando a seguinte equação:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ r_E ^{- \kappa }- r_C ^{- \kappa }}{ r_E ^{-1}- r_C ^{-1}}$

ID:(15755, 0)



Modelo

Top

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Parâmetros

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$c_V$
c_V
Calor específico dos gases a volume constante
J/kg K
$C_p$
C_p
Capacidade térmica a pressão constante
J/kg
$C_V$
C_V
Capacidade térmica em volume constante
J/kg
$r_C$
r_C
Facteur de compressibilité
-
$r_E$
r_E
Fator de expansibilidade
-
$\kappa$
kappa
Índice adiabático
-
$M$
M
Massa
kg

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$Q_C$
Q_C
Calor absorvido
J
$Q_H$
Q_H
Calor fornecido
J
$\eta$
eta
Eficiência
-
$T_1$
T_1
Temperatura no estado 1
K
$T_2$
T_2
Temperatura no estado 2
K
$T_3$
T_3
Temperatura no estado 3
K
$T_4$
T_4
Temperatura no estado 4
K
$V_2$
V_2
Volume compactado
m^3
$V_1$
V_1
Volume expandido
m^3
$V_3$
V_3
Volume intermediário
m^3

Cálculos


Primeiro, selecione a equação: para , depois, selecione a variável: para

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Variáve Dado Calcular Objetivo : Equação A ser usado




Equações

#
Equação

$ c_p =\displaystyle\frac{ C_p }{ M }$

c_p = C_p / M


$ c_V =\displaystyle\frac{ C_V }{ M }$

c_V = C_V / M


$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ r_E ^{- \kappa }- r_C ^{- \kappa }}{ r_E ^{-1}- r_C ^{-1}}$

eta = 1 -( r_E ^(- kappa )- r_C ^(- kappa ))/( kappa *(1/ r_E -1/ r_C )


$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ T_4 - T_1 }{ T_3 - T_2 }$

eta =1-( T_4 - T_1 )/( kappa *( T_3 - T_2 ))


$ Q_C = C_V ( T_4 - T_1 )$

Q_C = C_V *( T_4 - T_1 )


$ Q_H = C_p ( T_3 - T_2 )$

Q_H = C_p *( T_3 - T_2 )


$ r_C =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_2 }$

r_C = V_1 / V_2


$ r_E =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_3 }$

r_E = V_1 / V_3


$ T_1 V_1 ^{ \kappa - 1} = T_2 V_2 ^{ \kappa - 1}$

T_1 * V_1 ^( kappa -1)= T_2 V_2 ^( kappa - 1)


$ T_2 = T_1 r_C ^{ \kappa - 1}$

T_2 = T_1 r_C ^( kappa - 1)


$ T_3 =\displaystyle\frac{ r_C }{ r_E } T_2 $

T_3 = T_2 * r_C / r_E


$ T_3 = T_4 r_E ^{ \kappa - 1}$

T_3 = T_4 r_E ^( kappa - 1)


$ T_4 V_1 ^{ \kappa - 1} = T_3 V_2 ^{ \kappa - 1}$

T_4 * V_1 ^( kappa -1)= T_3 V_2 ^( kappa - 1)

ID:(15342, 0)



Compressão adiabática

Equação

>Top, >Modelo


Neste caso, do ponto inicial 1 ao ponto 2. Isso significa que durante a compressão adiabática, o estado do gás muda de o volume expandido ($V_1$) e la temperatura no estado 1 ($T_1$) para o volume compactado ($V_2$) e la temperatura no estado 2 ($T_2$) da seguinte forma:

$ T_1 V_1 ^{ \kappa - 1} = T_2 V_2 ^{ \kappa - 1}$

$\kappa$
Índice adiabático
$-$
6661
$T_1$
Temperatura no estado 1
$K$
8489
$T_2$
Temperatura no estado 2
$K$
8490
$V_2$
Volume compactado
$m^3$
8498
$V_1$
Volume expandido
$m^3$
8497

Dado que em uma expansão adiabática, o gás satisfaz a relação com o volume no estado i ($V_i$), o volume no estado f ($V_f$), la temperatura no estado inicial ($T_i$) e la temperatura no estado final ($T_f$):

$ T_i V_i ^{ \kappa -1}= T_f V_f ^{ \kappa -1}$



Neste caso, do ponto inicial 1 ao ponto 2. Isso significa que durante a compressão adiabática, o estado do gás muda de o volume expandido ($V_1$) e la temperatura no estado 1 ($T_1$) para o volume compactado ($V_2$) e la temperatura no estado 2 ($T_2$) da seguinte forma:

$ T_1 V_1 ^{ \kappa - 1} = T_2 V_2 ^{ \kappa - 1}$

ID:(11160, 0)



Calor fornecido

Equação

>Top, >Modelo


O calor fornecido ($Q_H$) pode ser calculado com la capacidade térmica a pressão constante ($C_p$), la temperatura no estado 3 ($T_3$) e la temperatura no estado 2 ($T_2$) usando a fórmula:

$ Q_H = C_p ( T_3 - T_2 )$

$Q_H$
Calor fornecido
$J$
8170
$C_p$
Capacidade térmica a pressão constante
$J/K$
7937
$T_2$
Temperatura no estado 2
$K$
8490
$T_3$
Temperatura no estado 3
$K$
8491

Ao fornecer o calor fornecido ($Q_H$), a temperatura do gás aumenta de $T_2$ para $T_3$ em um processo isobárico (à pressão constante). Isso implica que podemos utilizar a relação para ($$) com la capacidade térmica a pressão constante ($C_p$) e ($$), expressa pela equação:

$ \Delta Q = C_p \Delta T $



Isso nos leva aos valores de la temperatura no estado 3 ($T_3$) e la temperatura no estado 2 ($T_2$) usando a fórmula:

$ Q_H = C_p ( T_3 - T_2 )$

ID:(11144, 0)



Expansão adiabática

Equação

>Top, >Modelo


Neste caso, do ponto inicial 3 ao ponto 4. Isso significa que, durante a expansão adiabática, o estado do gás muda de o volume compactado ($V_2$) e la temperatura no estado 3 ($T_3$) para o volume expandido ($V_1$) e la temperatura no estado 4 ($T_4$), conforme:

$ T_4 V_1 ^{ \kappa - 1} = T_3 V_2 ^{ \kappa - 1}$

$\kappa$
Índice adiabático
$-$
6661
$T_3$
Temperatura no estado 3
$K$
8491
$T_4$
Temperatura no estado 4
$K$
8492
$V_2$
Volume compactado
$m^3$
8498
$V_1$
Volume expandido
$m^3$
8497

Durante uma expansão adiabática, o gás satisfaz a relação envolvendo o volume no estado i ($V_i$), o volume no estado f ($V_f$), la temperatura no estado inicial ($T_i$) e la temperatura no estado final ($T_f$):

$ T_i V_i ^{ \kappa -1}= T_f V_f ^{ \kappa -1}$



Neste caso, do ponto inicial 3 ao ponto 4. Isso significa que, durante a expansão adiabática, o estado do gás muda de o volume compactado ($V_2$) e la temperatura no estado 3 ($T_3$) para o volume expandido ($V_1$) e la temperatura no estado 4 ($T_4$), conforme:

$ T_4 V_1 ^{ \kappa - 1} = T_3 V_2 ^{ \kappa - 1}$

.

ID:(11159, 0)



Calor removido

Equação

>Top, >Modelo


O calor absorvido ($Q_C$) pode ser calculado a partir de la capacidade térmica em volume constante ($C_V$), la temperatura no estado 4 ($T_4$) e la temperatura no estado 1 ($T_1$) usando a fórmula:

$ Q_C = C_V ( T_4 - T_1 )$

$Q_C$
Calor absorvido
$J$
8171
$C_V$
Capacidade térmica em volume constante
$J/K$
8481
$T_1$
Temperatura no estado 1
$K$
8489
$T_4$
Temperatura no estado 4
$K$
8492

Ao remover o calor absorvido ($Q_C$), a temperatura do gás aumenta de $T_1$ para $T_4$ em um processo isobárico (a pressão constante). Isso implica que podemos utilizar a relação para ($$) com la capacidade térmica em volume constante ($C_V$) e ($$), que é expressa pela equação:

$ dU = C_V \Delta T $



Isso nos leva aos valores de la temperatura no estado 1 ($T_1$) e la temperatura no estado 4 ($T_4$) usando a fórmula:

$ Q_C = C_V ( T_4 - T_1 )$

ID:(11145, 0)



Fator de corte de combustão $r_C$

Equação

>Top, >Modelo


Na análise do ciclo Diesel, é útil introduzir o chamado o facteur de compressibilité ($r_C$), que representa a relação entre o volume expandido ($V_1$) e o volume compactado ($V_2$) durante a compressão da mistura, conforme mostrado na seguinte expressão:

$ r_C =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_2 }$

$r_C$
Facteur de compressibilité
$-$
8501
$V_2$
Volume compactado
$m^3$
8498
$V_1$
Volume expandido
$m^3$
8497

ID:(11146, 0)



Fator de corte de exaustão $r_E$

Equação

>Top, >Modelo


Na análise do ciclo Diesel, é vantajoso introduzir o termo o fator de expansibilidade ($r_E$), que representa a relação entre o volume expandido ($V_1$) e o volume intermediário ($V_3$) durante a compressão da mistura, conforme ilustrado na seguinte expressão:

$ r_E =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_3 }$

$r_E$
Fator de expansibilidade
$-$
8502
$V_1$
Volume expandido
$m^3$
8497
$V_3$
Volume intermediário
$m^3$
8499

ID:(11147, 0)



Expansão adiabática

Equação

>Top, >Modelo


La temperatura no estado 3 ($T_3$) pode ser calculado com la temperatura no estado 4 ($T_4$), o fator de expansibilidade ($r_E$) e o índice adiabático ($\kappa$) usando:

$ T_3 = T_4 r_E ^{ \kappa - 1}$

$r_E$
Fator de expansibilidade
$-$
8502
$\kappa$
Índice adiabático
$-$
6661
$T_3$
Temperatura no estado 3
$K$
8491
$T_4$
Temperatura no estado 4
$K$
8492

Dado que em uma expansão adiabática, o gás atende às relações o volume no estado i ($V_i$), o volume no estado f ($V_f$), la temperatura no estado inicial ($T_i$), la temperatura no estado final ($T_f$) e o índice adiabático ($\kappa$) expressas como:

$ T_i V_i ^{ \kappa -1}= T_f V_f ^{ \kappa -1}$



Podemos observar que na mudança de estado de o volume intermediário ($V_3$) e la temperatura no estado 3 ($T_3$) para o volume expandido ($V_1$) e la temperatura no estado 4 ($T_4$), a seguinte igualdade se mantém:

$T_3V_3^{\kappa-1}=T_4V_1^{\kappa-1}$



Usando a equação para o fator de expansibilidade ($r_E$):

$ r_E =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_3 }$



Obtemos:

$ T_3 = T_4 r_E ^{ \kappa - 1}$

ID:(11149, 0)



Calor fornecido

Equação

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La temperatura no estado 2 ($T_2$) pode ser calculado a partir de la temperatura no estado 1 ($T_1$), o facteur de compressibilité ($r_C$) e o índice adiabático ($\kappa$) usando:

$ T_2 = T_1 r_C ^{ \kappa - 1}$

$r_C$
Facteur de compressibilité
$-$
8501
$\kappa$
Índice adiabático
$-$
6661
$T_1$
Temperatura no estado 1
$K$
8489
$T_2$
Temperatura no estado 2
$K$
8490

Dado que em uma expansão adiabática, o gás satisfaz as relações o volume no estado i ($V_i$), o volume no estado f ($V_f$), la temperatura no estado inicial ($T_i$), la temperatura no estado final ($T_f$) e o índice adiabático ($\kappa$), expressas como:

$ T_i V_i ^{ \kappa -1}= T_f V_f ^{ \kappa -1}$



Podemos observar que durante a mudança de estado de o volume expandido ($V_1$) e la temperatura no estado 1 ($T_1$) para o volume compactado ($V_2$) e la temperatura no estado 2 ($T_2$), a seguinte igualdade é mantida:

$T_1V_1^{\kappa-1}=T_2V_2^{\kappa-1}$



Usando a equação para o facteur de compressibilité ($r_C$):

$ r_C =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_2 }$



Obtemos:

$ T_2 = T_1 r_C ^{ \kappa - 1}$

ID:(11148, 0)



Aquecimento a gás

Equação

>Top, >Modelo


La temperatura no estado 3 ($T_3$) pode ser calculado a partir de la temperatura no estado 2 ($T_2$), o facteur de compressibilité ($r_C$) e o fator de expansibilidade ($r_E$) usando:

$ T_3 =\displaystyle\frac{ r_C }{ r_E } T_2 $

$r_C$
Facteur de compressibilité
$-$
8501
$r_E$
Fator de expansibilidade
$-$
8502
$T_2$
Temperatura no estado 2
$K$
8490
$T_3$
Temperatura no estado 3
$K$
8491

Como o aquecimento ocorre a pressão constante, aplicamos a lei de Charles:

$\displaystyle\frac{ V_i }{ T_i }=\displaystyle\frac{ V_f }{ T_f }$



Portanto, a mudança de estado ($V_2, T_2$) para ($V_3, T_3$) deve satisfazer a equação:

$\displaystyle\frac{T_2}{V_2} = \displaystyle\frac{T_3}{V_3}$



Com as equações:

$ r_C =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_2 }$



$ r_E =\displaystyle\frac{ V_1 }{ V_3 }$



podemos reescrever como:

$T_3 = \displaystyle\frac{V_3}{V_2} T_2 = \displaystyle\frac{V_3}{V_2} T_2 = \displaystyle\frac{V_3}{V_1} \displaystyle\frac{V_1}{V_2} T_2 = \displaystyle\frac{r_C}{r_E} T_2$



ou seja:

$ T_3 =\displaystyle\frac{ r_C }{ r_E } T_2 $

ID:(11150, 0)



Eficiência dependendo das temperaturas

Equação

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La eficiência ($\eta$) pode ser calculado a partir de o índice adiabático ($\kappa$), la temperatura no estado 1 ($T_1$), la temperatura no estado 2 ($T_2$), la temperatura no estado 3 ($T_3$) e 8492 usando:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ T_4 - T_1 }{ T_3 - T_2 }$

$\eta$
Eficiência
$-$
5245
$\kappa$
Índice adiabático
$-$
6661
$T_1$
Temperatura no estado 1
$K$
8489
$T_2$
Temperatura no estado 2
$K$
8490
$T_3$
Temperatura no estado 3
$K$
8491
$T_4$
Temperatura no estado 4
$K$
8492

A eficiência em relação à temperatura é definida por:

$ \eta = 1-\displaystyle\frac{ Q_C }{ Q_H } $



com as quantidades de calor fornecido:

$ Q_H = C_p ( T_3 - T_2 )$



e absorvido:

$ Q_C = C_V ( T_4 - T_1 )$



temos a relação de eficiência em função da temperatura:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ T_4 - T_1 }{ T_3 - T_2 }$

ID:(11164, 0)



Eficiência em função dos fatores de compressão e expansão

Equação

>Top, >Modelo


O cálculo de la eficiência ($\eta$) é realizado usando o índice adiabático ($\kappa$), o facteur de compressibilité ($r_C$) e o fator de expansibilidade ($r_E$), como segue:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ r_E ^{- \kappa }- r_C ^{- \kappa }}{ r_E ^{-1}- r_C ^{-1}}$

$\eta$
Eficiência
$-$
5245
$r_C$
Facteur de compressibilité
$-$
8501
$r_E$
Fator de expansibilidade
$-$
8502
$\kappa$
Índice adiabático
$-$
6661

O valor de la eficiência ($\eta$) pode ser calculado usando os valores o índice adiabático ($\kappa$), la temperatura no estado 1 ($T_1$), la temperatura no estado 2 ($T_2$), la temperatura no estado 3 ($T_3$) e la temperatura no estado 4 ($T_4$) na seguinte equação:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ T_4 - T_1 }{ T_3 - T_2 }$



Além disso, as relações entre as temperaturas com o facteur de compressibilité ($r_C$) e o fator de expansibilidade ($r_E$) são definidas pelas seguintes equações:

$ T_2 = T_1 r_C ^{ \kappa - 1}$



$ T_3 = T_4 r_E ^{ \kappa - 1}$



$ T_3 =\displaystyle\frac{ r_C }{ r_E } T_2 $



Adicionalmente, o valor de o índice adiabático ($\kappa$) é utilizado na equação:

$ \kappa =\displaystyle\frac{ C_p }{ C_V }$



Essas equações nos permitem calcular o desempenho de um processo que segue o ciclo Diesel usando a seguinte equação:

$ \eta =1-\displaystyle\frac{1}{ \kappa }\displaystyle\frac{ r_E ^{- \kappa }- r_C ^{- \kappa }}{ r_E ^{-1}- r_C ^{-1}}$

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Calor específico dos gases a pressão constante

Equação

>Top, >Modelo


($$) é igual a la capacidade térmica a pressão constante ($C_p$) dividido por la massa ($M$):

$ c_p =\displaystyle\frac{ C_p }{ M }$

$C_p$
Capacidade térmica a pressão constante
$J/K$
7937
$M$
Massa
$kg$
5215

Seguindo uma analogia ao calor específico ($c$) para líquidos e sólidos com la capacidade calórica ($C$) e la massa ($M$):

$ c =\displaystyle\frac{ C }{ M }$



existe também ($$) para o aquecimento a pressão constante com la capacidade térmica a pressão constante ($C_p$):

$ c_p =\displaystyle\frac{ C_p }{ M }$

ID:(11114, 0)



Calor específico dos gases a volume constante

Equação

>Top, >Modelo


O calor específico dos gases a volume constante ($c_V$) é igual a la capacidade térmica em volume constante ($C_V$) dividido por la massa ($M$):

$ c_V =\displaystyle\frac{ C_V }{ M }$

$c_V$
Calor específico dos gases a volume constante
$J/kg K$
6662
$C_V$
Capacidade térmica em volume constante
$J/K$
8481
$M$
Massa
$kg$
5215

Seguindo uma analogia ao calor específico ($c$) para líquidos e sólidos com la capacidade calórica ($C$) e la massa ($M$):

$ c =\displaystyle\frac{ C }{ M }$



existe também um calor específico dos gases a volume constante ($c_V$) para aquecimento a volume constante com la capacidade térmica em volume constante ($C_V$):

$ c_V =\displaystyle\frac{ C_V }{ M }$

ID:(11113, 0)