Exemplo de aplicação da 1ª Lei para Sistema Aberto.

1a Lei para Sistemas Abertos e Ciclos de Potência

20 Out 2014

Prof. José Viriato Coelho VargasEquipamentos & Máquinas – CTPEM

Exemplo de aplicação da 1ª Lei para Sistema Aberto

Turbina a vapor multi-estágios

Eficiência Térmica

Sistemas de potência a gás

Sistemas de potência a gás

Motores de combustão interna

Motores ciclo Otto (ignição por centelha)

Motores ciclo Diesel (ignição por compressão)

Turbinas a gás (Ciclo Brayton)

Trabalho de eixo => Geração de Energia Elétrica

Energia cinética => Propulsão

Ciclo Ericsson

Ciclo Stirling (Motor de combustão externa)

Terminologia de motores

Curso = Distância percorrida pelo cilindro

Ponto morto superior = Posição do cilindro correspondente ao volume mortoVolume morto = Menor volume possível da câmara do motor

Volume máximo = Maior volume possível da câmara do motor

Taxa de compressão = Volume máximo dividido pelo volume morto

Ponto morto inferior = Posição do cilindro correspondente ao maior volume

Ciclo de ar padrão - Otto

Diagrama p-v Diagrama T-s

Ciclo Otto ideal

Processo 1-2 = Compressão isentrópicaProcesso 2-3 = Adição de calor a volume constanteProcesso 3-4 = Expansão isentrópicaProcesso 4-1 = Rejeição de calor a volume constante

Aumento da taxa de compressão

Análise do Ciclo Otto ideal 1212 uu

m

W 43

34 uum

W

2323 uu

m

Q 14

41 uum

Q

)uu()uu(m

W

m

W

m

W1243

1234ciclo

)uu()uu(m

Q

m

Q

m

Q

m

W1423

4123ciclociclo

)uu(

)uu(1

)uu(

)uu()uu(

Q

W

23

14

23

1423

23

ciclo

u3

u4

u2

u1

Análise do Ciclo Otto ideal

1k

2

1

1

2

V

V

T

T

v

p1k

4

3

3

4

c

ck ,

V

V

T

T

Compressão e expansão isentrópica

r = Taxa de compressão = 3

4

2

1

V

V

V

V

1k

1

2 rT

T 1k

3

4

r

1

T

T

)TT(c

)TT(c1

Q

W

23v

14v

23

ciclo

)1TT(T

)1TT(T1

232

141

2

3

1

4

4

3

1

2

T

T

T

T

T

T

T

T

2

1

23

ciclo

T

T1

Q

W

1kr

11

Eficiência em função da taxa de compressão – Ciclo Otto ideal

)4,1k(r

11

1k