Ejercicios - Ciclo Diesel PDF

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El ciclo Diesel consiste en una compresión adiabática (proceso 1-2), un calentamiento a presión constante (proceso 2-3), una expansión adiabática (proceso 3-4) y un enfriamiento a volumen constante. Se supone que los procesos son reversibles y que el gas es aire y se comporta de forma ideal (gas diatómico, γ = 1,4). Si se considera que el ciclo se inicia con p1 = 100 kPa, V1= 16 dm3 y T1 = 300 K, y además se sabe que V2 = V1/20 y que el calor absorbido es 17 kJ, se pide determinar: a) La presión, el volumen y la temperatura al final de cada proceso. b) El trabajo total y el rendimiento del ciclo. c) Las variaciones de entropía que se producen en cada proceso. Nota: R = 8,31 J/mol K = 1,99 cal/mol K = 0,082 atm l/molK SOLUCIÓN a) Estados 1 2 3 4

T(K) 300 994 1904,4 743,7

n=

p(kPa) 100 6629 6629 248

V(dm3) 16,0 0,8 1,53 16,0

p1V1 100 ×16 = = 0,642 mol RT1 8,31× 300 γ

Q abs = Q 23

⎛V ⎞ p2 = p1 ⎜ 1 ⎟ = 100× 201,4 kPa ⎝ V2 ⎠ = n cp (T3 − T2 ) ⇒ 17000 = 0,642 × (7/2 × 8,31) × (T3 - 994) γ

V4 = V1

⎛V ⎞ ⎛ 1,53 ⎞ p4 = p3 ⎜ 3 ⎟ = 6629 × ⎜ ⎟ kPa ⎝ 16 ⎠ ⎝ V4 ⎠ 1,4

b) WT = W12 + W23+ W34 = |Qabs| -|Qced| = Q23 + Q41 WT = 17000 + nc v (T1 − T4 ) = 17000 + 0,642 × (5/2 × 8,31) × (300 – 743,7) = 170005918 = 11082 J η=

WT 11082 = = 0, 65 Qabs 17000

c) ∆S12 = ∆S34 = 0 (adiabáticos) T T 7 ∆ S23 = n cp ln 3 = n R ln 3 = 12,14 J/K (p= cte) T2 2 T2 T T 5 ∆ S41 = n cv ln 1 = n R ln 1 = -12,11 J/K (V = cte) T4 2 T4...