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Ciclo misto de Sabathé

Ciclo misto de Sabathé

O ciclo de Sabathé, também chamado de combustão dupla ou pressão limitada ou mista ou Trinkler ou Seiliger, é um ciclo de referência termodinâmico para motores de combustão interna nos quais a combustão ocorre parcialmente a pressão constante e parcialmente a volume constante.

As condições reais de operação dos motores a diesel diferem significativamente daquelas representadas nos ciclos ideais Otto e Diesel. Para motores a diesel, o processo de combustão aproxima-se de uma transformação de pressão constante apenas no caso de motores excepcionalmente grandes e lentos.

Em motores a diesel e em condições normais, o diagrama real mostra que a combustão é realizada de acordo com um processo que aproxima a combustão de uma transformação em volume constante e outra em pressão constante.

Pode-se afirmar que, na prática, os ciclos Otto e Diesel são muito próximos, a ponto de serem considerados um caso particular do ciclo misto, no qual parte da combustão é verificada em volume constante, e parte, a pressão constante. Esse ciclo teórico é conhecido como ciclo misto de Sabathé.

Descrição do ciclo misto de Sabathé

Nesse ciclo, após a fase de compressão adiabática 1-2, ocorre uma fase de combustão de volume constante 2-3. Durante esta fase de combustão, é introduzida a quantidade de calor Q1 'e, em seguida, como no ciclo Diesel, uma fase 3-4 de combustão a pressão constante, na qual é introduzida a quantidade de calor Q1' '.

Em seguida, siga duas fases sucessivas, a saber: uma, da expansão adiabática 4-5 e outra da subtração, em um volume constante 5-1, da quantidade de calor Q2.

Portanto, a quantidade total de calor introduzida vale:

Q 1 = Q 1 '+ Q 1 ' '

Lembrando o exposto, com relação aos ciclos Otto e Diesel, podemos escrever:

Fazer uma '= o C -v  (t 3 -T 2 )

Q 1 '' = C p  (T 4 -T 3 )

Q 2 = C v  (T 5 -T 1 )

Assim, vale a eficiência térmica ideal do ciclo teórico de Sabathé:

h e = (calor fornecido - calor subtraído) / calor fornecido

Ciclo misto de Sabathé

Para a transformação 2-3 da combustão em volume constante, temos:

Ciclo misto de Sabathé

E para a transformação 3-4 da combustão a pressão constante:

Ciclo misto de Sabathé

Ciclo misto de Sabathé

Para as transformações adiabáticas 1-2 de compressão e 4-5 de expansão, usaremos, respectivamente, as fórmulas 

de onde obtemos:

Ciclo misto de Sabathé

 

Ciclo misto de Sabathé 

 

e onde V 3 = V 2   ; V 5 = V 1

Ciclo misto de Sabathé

você pode escrever:

Ciclo misto de Sabathé

Substituindo essas expressões pelas de eficiência térmica ideal, resulta:

Ciclo misto de Sabathé

Comece com a relação entre a pressão P3 no final e a pressão P2 no início da fase de combustão de volume constante - que chamaremos de “taxa de combustão de volume constante” - e lembrando que:

Ciclo misto de Sabathé 

A expressão final do  desempenho térmico ideal do ciclo teórico de Sabathé é obtida :

Ciclo misto de Sabathé

Na taxa de compressão igual r, o desempenho do ciclo misto é intermediário entre o ciclo Otto e o ciclo Diesel. Se o calor fornecido for aumentado para um volume constante, ou seja, entre os pontos 2 e 3, e aquele fornecido a uma pressão constante entre os pontos 3 e 4 for reduzido, a eficiência térmica será próxima da do ciclo Otto. Se, pelo contrário, o calor fornecido é reduzido a um volume constante e o correspondente à pressão constante é aumentado, o desempenho do ciclo misto é próximo ao do ciclo Diesel.

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Data de publicação: 31 de março de 2011
Última revisão: 18 de fevereiro de 2020