diseÑo de motores la ultimas parte

8/18/2019 DISEÑO de MOTORES La Ultimas Parte

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z ε

: Coeficiente de aprovechamiento de calor 0.65 < z ε

< 0.8; Tomamos z ε

=0.75

Además: Constante niversal de los !ases: R=¿

8."#$%&mol '(ntre los valores )e necesitamos para el cálclo * )e *a feron o+tenidospreviamente tenemos los si!ientes

M 1=0.64298 Kmol

q1=0.9867

¿q2=0.0133

, = $-500 '%&'!γ r=0.0173

T c=1072.7 K =799.7℃

M 2=¿ 0.67465Kmol

5.1 Coeficiente real de variación molecular

μr= M

2+γ r M 1

M 1 (1+γ r )

=0.67465+0.0173∗0.64298

0.64298∗(1+0.0173 ) =1.048

5.2 Energía Interna del aire y de los productos de la combustión Uc y Uc:

,allamos c de la ta+la n/- e interpolando para na temperatra de

T c=799.7℃

redondeando a 800.

c=#8#7# '%&'mol

,allamos c de la ta+la n/$ e interpolando para na temperatra de

T c=732.7℃ redondeando a 800.

c=-0"10 '%&'mol

2e!o hallamos el valor del coeficiente:


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0.75∗42500

0.64298∗(1+0.0173)

+0.9867∗18171+0.0133∗20390+8.314∗1.8∗107.7=68914.7 KJ / Kmol

3rimera apro4imacin asmimos )e T=#700 ℃ =#17"' para esta

temperatra tenemos los valores de:U Z =42203 KJ / Kmol

U ' ' Z =48358 KJ / Kmol

eemplaando esto valores en la ecacin:

=#.0$89$--0"90.-#116$8"5890.7800$8."#$9#17"='%&'mol

3odemos o+servar )e el valor para es menor )e A.

>e!nda apro4imacin asmimos )e T=#800 ℃ =-07"' para esta

temperatra tenemos los valores de:

U Z =45008 KJ / Kmol

U ' ' Z =51498 KJ / Kmol

eemplaando esto valores en la ecacin:

=#.0$89 45008 90.-#116 51498 90.7800$8."#$9-07"=705"6'%&'mol

3odemos o+servar )e el valor para es ma*or )e A.

(l valor de A se encentra entre estas temperatras entonces procedemos a

interpolar:

T

#700 66$5#.-

T A=681#$.

7

#800 705"6


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esolviendo sale T=#760." ℃ =-0""."'

5.! "a presión m#$ima de combustión:

Pc

Pz =

λ

PZ = λ P C =1.8∗8.34=15.012 Mpa

5.% Coeficiente de e$pansión preliminar:

ρ= μr Tz

λ T c=1.048∗2033.01.8∗1072.7

=1.104

& '()CE*) +E E,'-*I/

3ara el cálclo del e4ponente poli trpico de e4pansin se sara el mismo

m?todo de las apro4imaciones si!iendo la si!iente ecacin:

( )

( )

( )( ) ( )b z b z

r

z bU U r U U r

n

TbTz R

M

Hu"

1

"

0

201

−−−−

−

−=

+

−

α γ µ

ξ ξ

( )( )

r

z b

M

Hu A

γ µ

ξ ξ

+−

=01

( )( ) ( )

b z b z U U r U U r

n

TbTz R B "

1

!"

0

2

−−−−

−

−

=α

,allamosU Z de la ta+la n/- e interpolando para na temperatra de

T z=1760.3℃=2033.3 K :

.

Tz Uz

1700 42203

1760,3 Uz

1800 45008


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esolviendo sale =$"81$.$ '%&'mol

,allamosU ' ' Z de la ta+la n/$ e interpolando para na temperatra de

T z=1760.3℃=2033.3 K :

Tz U''z

1700 48358

1760,3 U''z

1800 51498

esolviendo sale @@=50-5#.$ '%&'mol

nde:bξ

varBa para motores i?sel de 0.8-a 0.1-ele!imos asmimosξb=0.92

Calculo de -:

( )( )

r

z b

M

Hu A

γ µ

ξ ξ

+−=

01

A=(0.92−0.75)42500

0.64298(1.04925+0.0173)=10535.6

'%&'mol

Calculo de 0:

( )( ) ( )

b z b z U U r U U r

n

TbTz R B "

1

!"

0

2

−−−−

−

−

=α

Asumimos valores para n2 ue var!a "e 1.18 a 1.28

#ara n2$1.20

12

1* −= nTz Tb δ


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δ = ε

ρ=17.80

1.104=16.12

T b=2033.3∗

(

1

16.12

1.20−1

)=1166.1 K =893.1℃

,allamosU b de la ta+la n/- e interpolando para na temperatra de

T b=893.1℃ :

T% U%

800 18171893,1 U%

900 20708

esolviendo sale +=-05"" '%&'mol

,allamosU ' ' b de la ta+la n/$ e interpolando para na temperatra de

T b=893.1℃ :

T% U''%

800 20390

893,1 U''%

900 23237

esolviendo sale @@+=-"0$0.6 '%&'mol

eemplaando valores para

( )( ) ( )

b z b z U U r U U r

n

TbTz R B "

1

!"

0

2

−−−−

−

−

=α

B=8.314(2033.3−1166.1)

1.2−1−0.219968 (43894.4−20533 )−0.78004(50251.4−23040.6)

=1685.-'%&'mol


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#ara n2$1.18

T b=2033.3∗( 116.121.18−1 )=1232.8 K =959.8℃

,allamosU b de la ta+la n/- e interpolando para na temperatra de

T b=959.8℃ :

T% U%

900 20708

959,8 U%

1000 23983

esolviendo sale +=--666.5 '%&'mol

,allamosU ' ' b de la ta+la n/$ e interpolando para na temperatra de

T b=959.8℃ :

T% U''%

900 23237

959,8 U''%

1000 26293

esolviendo sale @@+=-50"$.5'%&'mol

eemplaando valores para

B=8.314(2033.3−1232.8)

1.18−1−0.219968 ( 43894.4−22666.5)−0.78004 (50251.4−25034.5)

=#-6"$.5'%&'mol

Ahora pasamos a calclar n-:

n2 &

1,2 1685.-

n2A$10535

,6

1,18 #-6"$.5

esolviendo sale n21.1%


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&.1 Calculamos un nuevo 3b:

12

1* −= nTz Tb δ

T b=2033.3∗( 116.121.194−1 )=1185.7 K =912℃

an!o es #000' <Tb

< #-50'CD32(EEE

&.2 "a presión al final de la e$pansión 'b:

Pb= PZ

δ n2=

15.012

16.121.194

=0.543 Mpa

4 '-(6E3()* I+IC-+)* 7 '-(6E3()* E8EC3I9)*:

2os parámetros indicados caracterian la perfeccin del ciclo a realiar encanto al aprovechamiento del calorF caracterian la calidad de or!aniacin delos procesos; en cam+io los parámetros efectivos consideranF además de losindicadosF el !rado de perfeccin mecánica del motor.

2e = 2i G 2mHe = Hi G Hm2e G tra+aIo efectivo2i G tra+aIo indicado2m G tra+aIo por p?rdidas mecánicasHe G potencia efectivaHi G potencia indicadaHm G potencia )e se !asta en las perdidas mecánicas

4.1 'ar#metros indicados:

4.1.1 'resión media indicada calculada del diagrama indicado para unmotor +isel es:

( ) ( )

−

−−

−

−+−

−= −− 1

1

1

2

12

1 11

1

111

11

1 nn

n

acal i

nn P P

ε δ

λ ρ λ

ε

ε

:

Teniendo *a calclada los valores de los coeficientes para la presin mediaindicadaF para reemplaarlos


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( Pi)cal=0.169834∗17.801.3524

17.80−1 [1.8 (1.104−1 )+ 1.8∗1.1041.194−1 (1− 116.121.194−1 )− 11.3524−1 (1− 117.8013524−1 )]

( Pi)cal=1.3145 Mpa

4.1.2 'resión media indicada real tomando en cuenta el rendimiento delredondea miento del diagrama:

Asmimosφi=0.94

Pi=φ i ( Pi )cal=¿ 0.1$9#."#$5=#.-"56Dpa

4.1.! El consumo especifico indicado de combustible: para motores contr+o compresor

i=3600!" ρ#

P i $ lo= 3600∗0.906∗1.707631.2356∗1.3∗14.45217

=239.92(

K%−&)

4.1.% (endimiento indicado del ciclo ;cuando i se e$presa en

# ( &

y el poder calorífico en 6g?

!i=3600

i ) *=

3600

239.92∗42.5=0.353

4.2 'ar#metros efectivos:

3arámetros principales del ciclo. 2a fraccin de la presin indicada )e se!asta al vencer la friccin * accionar los mecanismos a4iliares se determinarecrriendo a los coeficientes e4perimentales:

[ ] Mpa P BVp A Pm 0)(1.0 +=

onde" p es la velocidad media del pistn m&s; asmimos la velocidad

media del pistn de " p=9m/+ .


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alores de los coeficientes [email protected]@5 y 0@.@12 para motores iesel: Pm=0.1(0.105+0.012∗9 )0.101325=0.00216 MPa

4.2.1 "a presión media efectiva del ciclo ser#:

P,= Pi− Pm=1.3145−0.00216=1.31234 Mpa

4.2.2 El rendimiento mec#nico:

!m= P,

Pi=1.31234

1.3145=0.998

4.2.! Consumo efectivo de combustible:

,=

i

!m=239.92

0.998 =240.4(

K%−& )

4.2.% El rendimiento efectivo del ciclo:

!,=!i !m=0.353∗0.998=0.352

4.2.5 'otencia efectiva:

- ,= - i [ P ,

Pi ] $1300.998$129.74

4.2.& Consumo Aorario de combustible: - ,=129.74 &p=98.6 #% .

.c=, - ,10−3=240.4∗98.6∗10−3=23.7

#

&r

4.2.4 Consumo Aorario de aire:

.a=∝∗l0∗.c=1.3∗14.45217∗23.=445.27 # /&r

B +I6E*I)E* '(ICI'-"E* +E 6)3)(

B.1 Cilindrada total del motor:


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i/ &=30 - , 0

P,n ( l1+ )0 =4 paramo1or,+2, 4 1i,mpo+

i / &=

30∗98.6∗4

1.31234∗2750=3.278

31+

B.2 9olumen de trabao de un cilindro:

/ &=3.278

4=0.8195 31+

2a relacin >& = I la spondremos i!al a I=#.-elacin s&dJ# para motores lentos

/ &=4

4 52

6=4

4 53

7

(ntonces calclamos el diámetro del pistnF diámetro del cilindro

5=3

√4/ &47 =95.5mm Adoptamos n =16mm

B.! Carrera del pistón:

6= / &

4 4

52=114.4mm

edondeamos a n valor de ##6mm

(ntonces:

/ &=4

4∗0.962∗1.16=0.84 31+

(ntonces la cilindrada real del motor será: i / &=4∗0.84=3.36 31+

B.% "a velocidad media del pistón ser#:

/ p=6n

30=0.116∗2750

30=10.6m/+


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