Calculo Termico de Un Motor Diesel

7/25/2019 Calculo Termico de Un Motor Diesel

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C LCULO TERMICO DE UN MOTO R DIESEL

POTENCIA NOMINAL : Ne

= 160 Kw

VELOCIDAD NOMINAL : n = 2400 RPM

NUMERO DE CILINDROS : i = 6

RELACION DE COMPRESION: = 20

COEF DE EXCESO DE AIRE : = 1 4

CAMARA DE COMBUSTION DE INYECCION DIRECTA

COMBUSTIBLE : DIESEL N2

CARACTERISTICAS DEL COMBUSTIBLE:

C = 0 87

H = 0 126

Oc = 0 004

PODER CALORIFICO INFERIOR DEL COMBUSTIBLE:

Hu = 42 MJ/kg = 42000 KJ/kg

SOLUCION

1. CANTIDAD DE AIRE TEORICO NECESARIO PARA LA COMBUSTION DE 1kg DE

COMBUSTIBLE (lo)

lo = 10.23 (83 + 8 ) = 14.45 O tambin:

Lo = 10.209 ( 12 + 4 32) = 0.499 2. CANTIDAD TOTAL DE AIRE (Mi)

1 = x Lo = 0.699 Kmolkg 3. LOS PRODUCTOS DE LA COMBUSTION PARA =1:

2 = 1 =

12 +12 + 0.79 x Lo = 0.5297

Kmolkg

CANTIDAD EXCEDENTE DE AIRE FRESCO

1x Lo = 0.1996 Kmolkg CANTIDAD DE PRODUCTOS DE LA COMBUSTION

2 = 2 = 1 + 1x Lo = 0.7293 Kmolkg COEFICIENTE TEORICO DE VARIACION MOLECULAR (o)

o = 21 =1.044


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4. PARAMETROS DEL PROCESO DE ADMISION CONSIDERANDO LOS

SIGUIENTES PASOS PARA LA CARGA EN EL PROCESO DE ADMISION:

o Po = 0.1 MPa = 1bar

o To = 288 K = 15C

o Ra = 8.314/ o = KJ/Kg K

o

o = 28.96 DENSIDAD DE LA CARGA EN LA ADMISION

Po = =1.209 Kg PRESION AL FINAL DEL PROCESO DE ADMISION (Pa): = 0.892 ADOPTAMOS LOS SIGUIENTES PARAMETROS PARA LOS GASOS

RESIDUALES:

Pr=1.2 = 577 COEFICIENTE DE GASES RESIDUALES

= 0+ + =0.02697963801 TEMPERATURA AL FINAL DEL PROCESO DE ADMISION (Ta);

= 0++1 + = 331.97 RENDIMIENTO VOLUMETRICO O EFICIENCIA VOLUMETRICA (nv):

= 1 1 + = 0.7932 = 79.32%5. PARAMETROS DEL PROCESOS DE COMPRESION

PRESION FINAL DEL ROCESO DE COMPRESION (pc)

= = 5.5691 = 55.691 TEMPERATURA FINAL DEL PROCESO DE COMPRESION = = 1036.3113 = 763.3113

6. PARAMETROS DEL PROCESO DE COMBUSTION

11 + + +"

1 + + 8.314 = " + 8.314 1


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COEFICIENTE REAL DE VARIACION MOLECULAR (ur)

= + 1 + =1.042844082

CALCULO DEL PRIMER FACTOR DE LA ECUACION (1)11 + =47976.01086 CALOR ESPECIFICO MOLAR MEDIO DEL AIRE A VOLUMEN

CONSTANTE, LO HALLAMOS EN LA TABLA N6

=22.3751 ENERGIA INTERNA DE 1Kmol DE AIRE A LA TEMPERATURA DE

COMPRESION =15430.83109 LA ENERGIA INTERNA Uc DE 1Kmol DE PRODUCTOS DE LA

COMBUSTION A LA TEMPERATURA, ESTA INTEGRADA POR LA

ENERGIA INTERNA DE LOS PRODUCTOS DE LA COMBUSTION SIENDO

=1 Y LA ENERGIA INTERNA DEL AIRE EXCEDENTE, ES DECIR:"c=U" = 1 x M2/M2 + Uc x 1 x Lo/M2

CALOR ESPECIFICO DE LOS PROCUTOS DE LA COMBUSTION, PARA

=1, DE LA TABLA N8" = 25.03125 / ENERGIA INTERNA DE LOS PRODUCTOS DE LA COMBUSTION, PARA

=1, DE LA TABLA N9" = 16784.36524 / CALCULO DEL SEGUNDO FACTOR DE (10)

+"1 + =15466.3896 CALCULO DEL TERCER FACTOR DE (1)

8.314 = 14406.14502 REEMPLAZANDO EN LA ECUACION (1)

11 + + +"

1 + + 8.314 = 77848.54548

IGUALANDO CON EL SEGUNDO MIEMBRO DE LA ECUACION (1)


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"+8.314=77848.54548 /"+8.314=74650.22511 / LA ENERGIA INTERNA Uz ES UNA FUNCION DE LA TEMPERATURA DE

COMBUSTION Y DEL CALOR ESPECIFICO, POR ESO LA ULTIMA

ECUACION PUEDE RESOLVERSE APLICANDO EL METODO DEAPROXIMACIONES SUCESIAS, UTILIZANDO LAS TABLES N9 Y N7

o Para Tz= 1900C

" = 52982.89524 /"+8.314=52982.89524+8.314 2173 =71049.21724/

o Para Tz= 2000C

" = 56134.22035 /"+8.314=56134.22035+8.314 2273 =75031.94235/Ya que el segundo miembro de la ecuacin de combustin es igual a74650.22511 / .Resulta evidente que la temperatura de combustin

buscada se encuentra entre 1900C y 2000C

- Para Tz=1900C ---> Energia = 54931 KJ/Kmol

- Para Tz=2000C ---> Energia = 58197 KJ/Kmol

COEFICIENTE DE EXPANSION PRELIMINAR (P)

= =1.6819572 PRESION MAXIMA DE COMBUSTION (Pz) = = 10.02438 = 100.2438

7. PARAMETROS DEL PROCESO DE EXPANSION

GRADO DE EXPANSION (d)

= =15.0004841=15 ESCOGEMOS EL EXPONENTE DE EXPANSION: n2=1.23

TEMPERATURA FINAL DE LA EXPANSION (Tb):

= =1188.690431 PRESION FINAL DE LA EXPANSION (Pb):

= = 0.3584802821 = 3.584802821 8. PRESION MEDIA INDICADA DEL CICLO TEORICO

= 1 1 + 2 1 (1 1) 1 1 1 (1 1)

= 1.069450709 = 10.69450709


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PRESION MEDIA INDICADA REAL:=0.95 1.069450709=1.015978174 9. PARAMETROS PRINCIPALES DEL CICLO

CONSIDERANDO UNA Vmp=10m/s, TENEMOS

= 0.105+0.012 = 0.225 PRESION MEDIA EFECTIVA (pme) = =0.844450709 RENDIMIENTO MECANICO DEL MOTOR (Nm)

=

=78.96%

CONSUMO ESPECIFICO INDICADO DE COMBUSTIBL

= 3600 =159.573252 CONSUMO ESPECIFICO EFECTIVO DE COMBUSTIBLE

= =202.0913439 RENDIMIENTO INDICADO DEL CICLO (ni)

= 3600 =0.537146=53.7146% RENDIMIENTO EFECTIVO DEL CICLO (ne) = = 0.424131 = 42.4131% CONSUMO HORARIO DEL CICLO (Gc)

= = 32.33461502 10.

DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR CILINDRADA TOTAL DEL MOTOR (i x Vh)

= 30 =9.47361393 VOLUMEN DE TRABAJO DE UN CILINDRO, i = 6

= = 1.578935655 = 1578.935655 RELACION CAMARA/DIAMETRO, S=D, MOTOR CUADRADO

= 4 = 4


6/6

= 12.62093462 = 13 = 4 = 11.9

RECALCULANDO Vmp

= 30 =9.52 RECALCULANDO LA CILINDRADA DE UN CILINDRO

= 4 = 1579.514246 CILINDRADA TOTAL DEL MOTOR =9477.085478 = 9.4771

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