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Ciclo Diesel Teórico

Ciclo Diesel Teórico

O ciclo teórico do diesel é o ciclo teórico de um motor a diesel, também conhecido como motor de ignição por compressão.

O ciclo teórico de um motor térmico é uma aproximação teórica de sua operação para calcular seu desempenho.

O ciclo de um motor de combustão interna é constituído pelas transformações físicas e químicas sofridas pelo combustível durante a passagem dentro do motor.

O estudo de um ciclo real, considerando todas as numerosas variáveis, representa um problema muito complexo. Por esta razão, é geralmente simplificado recorrendo a aproximações teóricas, baseadas em diferentes hipóteses simplificadas.

A diferença fundamental entre o ciclo Otto e o ciclo diesel está na fase de introdução de calor. No ciclo Otto, o calor é introduzido em volume constante, enquanto no ciclo diesel é realizado a pressão constante. Outra diferença entre os dois ciclos está nos valores da taxa de compressão, que varia de 12 a 22 para o motor a diesel, enquanto oscila apenas entre 6 e 10 para o motor Otto ou motores a gasolina.

Diagrama do ciclo teórico do diesel

Ciclo Diesel Teórico Como visto na figura, o ciclo diesel ideal consiste em quatro linhas térmicas que representam:

  • Compressão adiabática. Sem troca de calor. (1-2);
  • Introdução de calor a pressão constante (2-3);
  • Expansão adiabática. Sem troca de calor (3-4);
  • Expulsão do calor em volume constante (4-1).

Desempenho térmico ideal do ciclo teórico do diesel

Durante a transformação 2-3 da introdução do calor Q1 a pressão constante, o pistão entra em operação e, portanto, o fluido produz o trabalho:

Consequentemente, a equação de energia sem fluxo se torna

e a entalpia h do fluido é dada pela expressão

A equação se transforma em

Porque o fluido é um gás perfeito, podemos usar, por sua variação de entalpia a pressão constante, a expressão

A seguir, o calor introduzido terá o seguinte valor:

Deve salientar-se que em uma transformação com introdução de calor a uma pressão constante o valor da entalpia do fluido de trabalho varia, enquanto que no caso da transformação a volume constante varia a energia interna do fluido. Como a subtração de Q2 calor é realizada como no ciclo otto, podemos escrever:

Q2 = U4-U1

e como o fluido é um gás perfeito e o ciclo é ideal:

Q2 = Cv (T4-T1).

Portanto, o desempenho térmico ideal do ciclo teórico de diesel é válido:

he = (calor fornecido - calor subtraído) / calor fornecido


expressão totalmente análoga àquela encontrada para o desempenho ideal do ciclo teórico otto.

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

Para as transformações adiabáticas 1-2 de compressão e 3-4 de expansão temos, respectivamente:

 

de onde:

e como eles são V4 = V1 e T3 / T2 = V3 / V2, você pode escrever:

Substituindo esta expressão no desempenho térmico ideal, resulta:

indicando com t & rsquo; a relação entre os volumes V3 e V2 no final e no início, respectivamente, da fase de combustão a pressão constante, à qual daremos o nome de "relação de combustão a pressão constante", e lembrando que

 

Finalmente, obtemos a expressão do desempenho térmico ideal do ciclo teórico do diesel:

Desempenho térmico ideal do ciclo diesel teórico


in ver esta expressão que é, para motores diesel, dependendo da taxa de compressão, a taxa de combustão a uma pressão constante e da proporção de k ciclo calores específicos.

As expressões dos desempenhos térmicos dos ciclos otto e diesel diferem apenas pelo termo entre parênteses, que é sempre maior que 1, e, portanto, parece claro que a mesma razão de compressão é maior para o ciclo otológico do que para o outro ciclo. para o ciclo diesel. Reduzindo-se o calor introduzido a pressão constante, o rendimento do ciclo do diesel é próximo ao do ciclo otológico, com o qual corresponde a t = 1.

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Última revisão: 14 de abril de 2018