Download - Motor Caterpillar 3408e.(Anexos)Xlsx
Datos de entrada
Potencia nominal (CV-KW) Numero de revoluciones nominales Numero de cilindros Relacin de compresin
518 2000 8 22
363
k nk Tr Tk I. PARAMETROS DE SUSTANCIA DE TRABAJO
2.1425 1.8 710 K 343 K
1,9 -2,5 para motores Diesel 700 - 900
pag 83
pag 91
a. Composicin gravimetrica: (como mnimo 47 N de Cetano)COMBUSTIBLE DIESEL COMPOSICIN ELEMENTAL C H O 0,87 0,126 0,004 Masa Molecular (Kg./Kmol) 180-200 Poder Calrico Bajo (MJ. /Kg.) 42,5
pag 62
b. Poder calrico bajo del combustible Hu c. Los parmetros de la sustancia operante: Lo lo d. Coeficiente de exceso de aire ( ) 1.7 M1= *Lo pag 50 42.44 [MJ/Kg.]
0.500 [Kmol/Kg.] 14.452 [Kg. aire/Kg. comb]
pag 48 pag 48
ecua 45 ecua 44
0.850 [Kmol de carga fresca / Kg. combustible]
II. PRODUCTOS DE LA COMBUSTIN
Mco2 MH2O MO2 MN2
0.0725 0.063 0.0728 0.6732
[Kmol CO2/ 1Kg Comb] [Kmol H2O/ Kg. Comb] [Kmol O2/ Kg Comb] [Kmol N2/ Kg Comb]
III. CANTIDAD TOTAL DE LOS PRODCUTOS DE LA COMBSUTIN M20.8815
IV. LOS PARMETROS DEL MEDIO AMBIENTE Y DE LOS GASES RESIDUALES
Po To
0.1 MPpa
1 Bar
293 K
TK !
P k P o
2.1425
1, 3 1,9 (baja presion ) 1,9 2,5 ( mediana ) 2,5 " (alta )
PK ! P T K OP TK ! TO ( K ) POTenfT K 1 TK
0.21425 Mpa
(Tref68.10 K
(T !
2K
20-40
pag 101
Tr
!
710 K
Pr !V. Parmetros del proceso de admisin:
0.1606875 Mpa
0.75 pag 157
VK !Ra=287
PK 10 R TK a
2.176430552
2 [V (Pa ! ( F ^v ) VK 2 2
0.042440396
( F 2 ^ v)
3.9 100 2.176430552
2,5-4 50-130
[VVKPa ! PK (Pa
0.171809604
0.23104
T (T Kr ! k T r
Pr IP P r a
0.021574434
del 3 al 6%
Ta !
Tk (T K r Tr 1 K r
352.7083646 K
Lv !
Tk (IP P ) a r (Tk (T )(I 1) P k
0.799720701
0,8-0,9
VI. PARMETROS DEL PROCESO DE COMPRESIN : subir n1 1.3615
Del grafico 25: Para
Ta =
352.708365
I
P ! PaI n1 c
11.55462665
Tc ! TaI n1 1para segn tabla 5
1078.205539 K
bajar
805.06Tc
mCv ! aire Tosegn tabla 8
22.72941939 alfa= alfa= 1.7 24.4119583 alfa= 1.8 24.316756
m v C gases
! To
T c
1.6 24.50716049
m v C gases
! To
T c
Tc Tc Tc 1 mC 'v ! mCv K r mC ''v gases mezcla To aire To To 1 K r
22.76495261
VII. PARMETROS DEL PROCESO DE COMBUSTIN:
Q0 !
M2 M1
1.037058824
Qr !
Q0 K r 1 Kr! Hu M 1 (1 K r )
1.036276185
Hu mezclaoperante
48.87496214
mCp productos T 0P ^V ^ V Hu mezcla [(mC ' v mezcla )Tz 8,314P ]t To
Tz
tz 32.1626 0.00183371
2700 (P Q r )Q r ( mCp) Tz t Z To
1.4 0.86 42.03246744 27697.57563 825.6530592
subir
tz
tz^2 33.32933644 0.00190023 0.00190023 33.3293364 -70555.6961
^ z ( Hu ) [(mCv) Tz0 8,314P ]tc 2270(P Q r ) ! Q r (mCp) Tz T T
tz Tz
1909.123711 2182.273711 subir
V!
Q r TZ PTc
1.498
subir
P z
! PP C
16.176
VIII. PARMETROS DEL PROCESO DE EXPANSIN:
H !
I V
14.685
subir
grafico 30 n2 1.269 bajar
Pb !
Pz H n2
0.53472
Tb !
Tz H n2 1
1059.307028 K
IX. Comprobacin de temperatura de los gases residuales asumida inicialmente
Tr !3
Tb Pb Pr
709.5334402
Error !
Trcalc Trasum v100 e 5% Trasum
0.065755864
X. PARMETROS INDICADOS DEL CICLO OPERATIVO DEL MOTOR DIESEL TURBOALIMENTADO
P ,T ! iJi Pi ! Ji Pit
1.486 1.567205631 0.92 1.441829181
Pi ,T ! Pa
1 1 1 PV I n1 (1 n11 )] [P ( V 1) (1 n 2 1 ) n2 1 H n1 1 I I 1
hasta 2,2
pag 171
Li !
PiElo HuV k nv3600 HuL i
0.416409951
0,42-0,48
pag 179
gi !
176.8866136
175-205
pag 179
XI. PARMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR TURBOALIMENTADOS:
Pm = 0,105 +0,012Vp Pe = Pi PmPe Pi
0.2266 1.215229181 0,7-2,0
10.1333333 pag 178
Lm !
0.842838526
0,8-0,9
pag 178
L e ! L iL m ge ! 3600 HuL e
0.350966349
0,35-0,4
pag 179
209.8701094
217-238
pag 179
XII. principales parmetros constructivos del cilindro y del motor:iVh ! Ne30X Pen17.92254526
Vh !4 v (Vh / 12 ) 1000 T * ( S / D)
2.240318158
8.86666667
D!
3
0.141820692 141.820692 m
% de error de diametro
10.45030308
0.01579684
XIII. PARMETROS ENERGTICOS Y ECONMICOS DEL MOTOR TURBOALIMENTADO:
Ne=
Pe iVh .n 30X Ne(9550) nNe iVh
363
Me=
1733.325
NeL=
20.25381968
Gc = Ne ge
76182.84972
Km !
Memax MeN
1.265775316
Mr ! Km 1* 100Pr= Pa' Pb' Pc' Pz'
26.57753162 0.1606875 0.171809604 0.53472 11.55462665 16.176
Vc =Vz' Va = Vb'
0.107 2.347
0.104687 1.88437
K
0.549 1.578738334 0.159825308
0.0477
k3 = Pb`Vb`n2 Vz`` = (k3/Pz``)(1/n2) Px1=k2/Vx2nk
0.04653563
0.93969099
Vc ! Vc '
Vh P * 1 cos(360 J x1 ) (1 cos(720 2J x1 )) 2 4 J x1n1
0.14733876
0.107
0.0406713
Pc = Pa`(Va`/Vc`)nk>n1 asumido
10 7.44453174 2.3 0.090984313 0.00203285
k2 = PcVcnk
Vz = (Vz`+Vz``)/2
0.133254 0.127860 Vl 0.16
(Vd Vz ) 2 K4 ! 4( Pd Pz )vL
-0.000210733
9.9107E-05
0.149807
PL !
K3 vL n2
17.56143136
0.00176485 0.00168823
P ! e
( Pb ` Pa `) 2
0.353266416
Ve = Vc`+Vh
2.347
0.03259982
Vb ! Vc '
Vh P * 1 cos(360 J x1 ) (1 cos(720 2J x1 )) 2 4
1.79280295
Pb = k3 (Vb)-n2
0.752622743
K5 !
( Pb Pe ) 2 4(Vb Ve )
-0.071944394
Va = Vb Po = Pe Ro = Ve Vo Pa = Pr (Pa- Pr) Vo Ro = Ve Vo
1.792802951 0.353266416 1,884 Vo 0.149565396 2.032465223 0.315
0.03259982
Pr Vr=Vc Pr'=Pa Vr'=Vl
0.1606875 0.147338762 0.149565396 0.149807
k5
0.000136939
0.00035261 0.315
k6
0.012529301
Balance Termoenergtico del motor Turboalimentado Cantidad de calor introducido al motor con el combustibleQ! HuGc 3,6
Q!
HuGc 3,6
1034.287193
El calor equivalente al trabajo efectivo por cada segundo Qe = Ne 363El calor transferido al sistema de refrigeracin 1 Qref = CiD1+2m nm E 68.08371255 0,45-0,53
C: 0.48 i: 4 D: 14.18206922 m: 0.65 n: 1900 cantidad de calor que se llevan los gases de escape Qgas =Gc M1( mCv) gases
0,60-0,70
Gc [ M 1( mCv ) gases tr M 1( mCv ) c arg a tk ] 3600
145.3280834 76182.84972 0.850 20.807 60 22.7569 395.24 0.882
TK( m v ) c arg Ca
Tr M2
La cantidad de calor no considerado en los casos anteriores llamado tambin calor residual Qrest = Q comb (Qe +Q ref +Q gases) 457.8753974
363 68.08371255 145.3280834 457.8753974 1034.287193
35.0966349 6.58266998 14.0510377 44.2696574 100
100
22
P ]tc 2270(P Q r ) ! Q r (mCp) Tz0 Tz T
Proceso de expansion Proceso de compresionPUNTO a' c' Vx1(Lts) 2.347 2.299 2.252 2.204 2.156 2.109 2.061 2.013 1.966 1.918 1.870 1.823 1.775 1.727 1.680 1.632 1.584 1.537 1.489 1.441 1.394 1.346 1.298 1.251 1.203 1.155 1.108 1.060 1.012 0.965 0.917 0.869 0.822 0.774 0.726 0.679 0.631 0.583 0.536 0.488 0.440 0.393 0.345 0.297 0.250 0.202 0.154 0.107 Px1(MPa) 0.172 0.177 0.182 0.187 0.193 0.199 0.205 0.212 0.219 0.226 0.234 0.242 0.251 0.261 0.271 0.282 0.293 0.306 0.319 0.334 0.349 0.366 0.385 0.405 0.427 0.451 0.478 0.507 0.540 0.576 0.618 0.664 0.717 0.778 0.848 0.930 1.027 1.143 1.284 1.458 1.677 1.960 2.337 2.862 3.630 4.844 6.988 11.555 PUNTO z'' b' Vx3(Lts) 0.15983 0.20636 0.25290 0.29943 0.34597 0.39250 0.43904 0.48557 0.53211 0.57865 0.62518 0.67172 0.71825 0.76479 0.81132 0.85786 0.90440 0.95093 0.99747 1.04400 1.09054 1.13707 1.18361 1.23014 1.27668 1.32322 1.36975 1.41629 1.46282 1.50936 1.55589 1.60243 1.64897 1.69550 1.74204 1.78857 1.83511 1.88164 1.92818 1.97471 2.02125 2.06779 2.11432 2.16086 2.20739 2.25393 2.30046 2.34700 Px3(MPa) 16.17648 11.69628 9.03599 7.29268 6.07119 5.17277 4.48718 3.94867 3.51572 3.16088 2.86535 2.61584 2.40267 2.21869 2.05846 1.91781 1.79346 1.68283 1.58383 1.49478 1.41431 1.34126 1.27470 1.21382 1.15796 1.10652 1.05904 1.01508 0.97428 0.93632 0.90092 0.86785 0.83689 0.80785 0.78056 0.75488 0.73067 0.70782 0.68621 0.66576 0.64637 0.62796 0.61048 0.59384 0.57800 0.56290 0.54849 0.53472
PROCESO TERMODINAMICO18.000
16.000
14.000
12.000
PRESION MPa
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0.000 0.000 0.500 1.000 VOLUMEN (Litros) 1.500 2.000
PROCESO DE COMPRESION14.000 18.000 16.000 12.000 14.000 10.000 12.000 8.000 PRESION (MPa) 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 PRESION MPa 10.000 8.000 6.000 4.000 4.000 2.000 2.000 0.000 0.000 0.000 VOLUMEN (lts)
6.000
0
Combustion Visible (Tramo d-z-l)16.300 16.200
16.100
ION (MPa)
16.000
15.900
PRES
15.800
15.700
15.600
15.500 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 VOLUMEN (lts) 0.100 0.120 0.140 0.160
PROCESO DE EXPANSION18.00 16.00 14.00 12.00 PRESION MPa 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
VOLUMEN (Litros)
COMBUSTION VISIBLE16.30 16.20 16.10 PRESION MPa 16.00 15.90 15.80 15.70 15.60 15.50 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16
VOLUMEN (Litros)
ESCAPE LIBRE0.95
0.85 PRESION MPa
0.75
0.65
0.55
0.45 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 VOLUMEN (Litros) 1.65 1.70 1.75 1.80
ESCAPE FORZADO0.40 0.35 0.30 PRESION MPa 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 1.35 1.55 1.75 1.95 VOLUMEN (Litros) 2.15 2.35 2.55
BARRIDO a-r`0.17 0.15
0.13 PRESION MPa
0.11
0.09
0.07
0.05 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00
VOLUMEN (Litros)
BARRIDO r`-r0.20 0.19 0.18 0.17 PRESION MPa 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.10 0.01 0.06 0.11 0.16 VOLUMEN (Litros) 0.21 0.26
ADMISION r-r''0.17 0.17 PRESION MPa 0.17 0.17 0.17 0.16 0.16 0.16 0.15 0.15 0.15 0.15 VOLUMEN (Litros) 0.15 0.15 0.15
ADMISION r''-a'0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.17 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
PRESION MPa
VOLUMEN (Litros)
Tramo c-dPUNTO d c Vx2(Lts) 0.10668 0.10871 0.11075 0.11278 0.11481 0.11685 0.11888 0.12091 0.12294 0.12498 0.12701 0.12904 0.13108 0.13311 0.13514 0.13717 0.13921 0.14124 0.14327 0.14531 0.14734 Px2(MPa) 15.64439 14.97972 14.35484 13.76669 13.21251 12.68978 12.19623 11.72976 11.28846 10.87061 10.47459 10.09895 9.74234 9.40353 9.08136 8.77481 8.48288 8.20469 7.93941 7.68626 7.44453 PUNTO d z l 0.30803
Tramo d-z-lV(Lts) 0.10668 0.10845 0.11021 0.11198 0.11374 0.11551 0.11727 0.11904 0.12080 0.12257 0.12433 0.12610 0.12786 0.12955 0.13124 0.13292 0.13461 0.13630 0.13799 0.13968 0.14137 0.14305 0.14474 0.14643 0.14812 0.14981 P(MPa) 15.64439 15.72937 15.80697 15.87718 15.93999 15.99542 16.04346 16.08410 16.11736 16.14322 16.16170 16.17278 16.17648 16.17310 16.16295 16.14605 16.12238 16.09195 16.05475 16.01080 15.96008 15.90260 15.83836 15.76735 15.68959 15.60506 PUNTO e Px5(MPa) 0.14957 0.14979 0.15047 0.15161 0.15320 0.15524 0.15774 0.16069 a PUNTO b e
T
T
Tramo a-r`PUNTO a r' Vx4(Lts) 1.79280 0.14981 Px4(MPa) 0.14957 0.14957 PUNTO r' r
Tramo r`-rVx5(Lts) 0.14981 0.14945 0.14910 0.14875 0.14840 0.14804 0.14769 0.14734
Tramo r-r''-a'PUNTO r r'' a' Vx6(Lts) 0.14734 0.14769 0.14804 0.14840 0.14875 0.14910 0.14945 0.14981 0.15016 Px6(MPa) 0.16069 0.16489 0.16663 0.16797 0.16910 0.17009 0.17098 0.17181 0.17258
2.500
Inicio de la Combustion (Tramo c-d)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0 0.020 0.040 0.060 0.080 VOLUMEN (lts) 0.100 0.120 0.140 0.160
0.000
Tramo b-eVx3(Lts) 1.79280 1.82540 1.85800 1.89060 1.92320 1.95580 1.98840 2.02100 2.05360 2.08620 2.11880 2.15140 2.18400 2.21660 2.24920 2.28180 2.31440 2.34700 Px3(MPa) 0.75262 0.74070 0.72840 0.71568 0.70249 0.68879 0.67451 0.65956 0.64384 0.62722 0.60953 0.59052 0.56985 0.54698 0.52103 0.49024 0.45012 0.35327
Tramo e-aVx4(Lts) 2.34700 2.31440 2.28180 2.24920 2.21660 2.18400 2.15140 2.11880 2.08620 2.05360 2.02100 1.98840 1.95580 1.92320 1.89060 1.85800 1.82540 1.79280 Px4(MPa) 0.35327 0.21382 0.16153 0.12532 0.09826 0.07764 0.06209 0.05081 0.04336 0.03944 0.03894 0.04183 0.04822 0.05832 0.07254 0.09155 0.11650 0.14957
n n n N ex ! N N v a v ( x ) b v ( x ) 2 c v ( x ) 3 ( KW ) nN nN nN N a b c nN 363 #REF! #REF! #REF! 2000
n (rpm) 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 MN 1146
Nex #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!
n n n M ex ! M N v a v ( x ) b v ( x ) 2 c v ( x ) 3 ( Nm) nN nN nN
Pex !
N ex v 30 v X (MPa) iVh v n x
ivh
17.92254531.00 0.90 0.80 0.70 Kg/hora 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20
Pix ! Pex Pmx
g ex
n n ! g N v 1,55 1,55 v ( x ) ( x ) 2 ( gr /( KW hora)) nN nN ge 209.870109
0.10 0.00 900 1100
Gex ! g ex v N ex v 10^ 3( Kg / hora)
rpm Ne Me Pe Pm Pi ge Ge alfa nv
1000 #REF! #REF! #REF! 0.16 #REF! 199.78 #REF! 1.27 #REF!
1100 #REF! #REF! #REF! 0.17 #REF! 195.15 #REF! 1.32 #REF!
1200 #REF! #REF! #REF! 0.17 #REF! 191.62 #REF! 1.37 #REF!
1300 #REF! #REF! #REF! 0.18 #REF! 189.19 #REF! 1.42 #REF!
0.00047222
0.47222222
1.275 0.802777778
CARGA 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Gc [kg/h] 9.78 16.11 22.89 30.37 37.69
ge gr/kWh 214.58 176.6 167.29 166.49 165.31
n e (%) 33.97 41.27 43.57 43.78 44.09
n i (%) 55.16 54.15 52.63 50.61 49.6
Consum220 210 200 190
g/h
K
180 170 160 150 0 0.2 0.4
0.
%ca
Mex #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!
Pex #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!
Pix #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!
ge Gc 215.12 #REF! 209.87 #REF! 205.67 #REF! 202.52 #REF! 200.43 #REF! 199.38 #REF! 199.38 #REF! 200.43 #REF! 202.52 #REF! 205.67 #REF!
CONSUMO HORARIO
1300
1500 RPM
1700
1900
2100
1400 #REF! #REF! #REF! 0.18 #REF! 187.85 #REF! 1.46 #REF!
1500 #REF! #REF! #REF! 0.19 #REF! 187.60 #REF! 1.51 #REF!
1600 #REF! #REF! #REF! 0.19 #REF! 188.45 #REF! 1.56 #REF!
1700 #REF! #REF! #REF! 0.20 #REF! 190.39 #REF! 1.61 #REF!
1800 #REF! #REF! #REF! 0.21 #REF! 193.43 #REF! 1.65 #REF!
1900 #REF! #REF! #REF! 0.21 #REF! 197.56 #REF! 1.70 #REF!
n m(%) 61.58 76.22 82.78 86.51 88.91
n alfa 1.09 1.07 1.04 1 0.98
alfa 2.4 2 1.85 1.75 1.7
Ni[kW] 74.05 119.65 165.25 210.85 256.45
Nm[kW] Ne[kW] 28.45 28.45 28.45 28.45 28.45 45.6 91.2 136.8 182.4 228
umo combustible40 35 30 kwh 25
gr
20 15 10 5 0.8 1 1.2
ge gr/kWh Gc [kg/h]
0.6
arga