y Segunda Parte (1)

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Ejercicios: Motores y Mquinas.Ciclos y renovacin de la carga 1.1.-Determinar las coordenadas de los puntos de un ciclo Otto terico as como el rendimiento trmico, conocindose los datos siguientes: Cilindrada Vc = 2000 cm3 Presin de admisin : p1 = 1 bar Temperatura de admisin T1 = 350 K Relacin de compresin : = 10 Dosado F = 1/15,2 Poder calorfico del combustible : Hi = 42000 kJ/kg. Calor especifico a volumen constante de la mezcla cv= 720 J/kg K Exponente adiabtico = 1, 41 1.2.-Un motor de encendido por compresin de 4T trabaja sobre un ciclo terico de aire. El consumo de combustible es 15 l/h a 2000 r/min. Sabiendo que la cilindrada es 5000 cm 3 , Presin en la admisin 0,95 bar, Dosado 1/25, Relacin de compresin 22, Poder calorfico Hi = 42000 kJ/kg, R= 8315 J/kmol K, Ma= 29 kg/kmol, = 1,41 ; g = 0,86 kg/l. Determinar: 1.- Consumo de aire por ciclo. 2.- Coordenada P,V,T de los puntos del ciclo. 3.- Grado de combustin, rendimiento trmico, y calores aportado y cedido. 4.- Trabajo, par motor, potencia y presin media tericos. 1.3.-Un motor de encendido provocado de 4T trabaja a 4500 r/min segn un ciclo terico de aire. Conocindose los siguientes datos: Presin de admisin p1 = 0,9 bar, Temperatura al final de la admisin T 1 = 60 C, Cilindrada Vc = 1600 cm3, Relacin de compresin = 10, Dosado 1/20, Poder calorfico Hi = 42000 kJ/kg, R= 8315 J/kmol K, M a= 29 kg/kmol, = 1,41 ; g = 0,76 kg/l. Determinar: 1.- Coordenadas P,V,T de los puntos del ciclo grado de explosin y rendimiento trmico. 2.- Calores aportado y cedido. 3.- Trabajo, par motor y potencia desarrollada. 4.- Presin media terica y consumo horario de combustible. 1.4.-En el ciclo representado en la figura 1 determinar el rendimiento trmico terico sabiendo que T 2 = 4T1 ; T3 = 6T1 ; T4 = 10T1 ; T5 = 4T1 ; = 1,4

fig 1

fig 2

1.5.-En el ciclo representado en la figura 2 determinar el rendimiento trmico terico y la presin al final de la carrera de trabajo en funcin de P1 . P2 = 26 P1 ; P3 = 4P2 ; = 1,41

1.6.-La presin media efectiva de un motor de gasolina es de 10 bar, siendo las caloras totales introducidas de 0,6 kcal/ciclo. Con relacin a su ciclo terico, se sabe que los valores de p 1,p2 y p3 son, respectivamente, 1, 10 y 40 bar. Si el motor tiene 6 cilindros y gira a 3000 r/min, cual es la potencia til de este motor? 1.7.-Se tiene un motor Diesel, en. el que p 1 = 1 bar; monocilndrico, Vc = 1 020 cm3 =18. Sabiendo que la relacin de mezcla es de 22/1, el rendimiento volumtrico = 0.75, y el poder calorfico del combustible H = 10.800 kcal/kg, Calcular los parmetros p - V del ciclo terico. Calcular Q1 y Q2. 1.8.-Un motor diesel de 4T de 5000cm 3 de cilindrada desarrolla una potencia efectiva de 60 kW a 1900 r/min consumiendo un caudal de aire de 4,25 kg/min y una cantidad de combustible de 135 cm3 en 30 s. Si el rendimiento indicado es la mitad del mecnico, la densidad del aire en el exterior 1,12 kg/m 3 y H = 42.000 kJ/kg, calcular: 1.- Los rendimientos volumtrico, indicado y mecnico: g = 0,84 kg/L 2.- El dosado. 3 - La presin media debida a las prdidas mecnicas. 1.9.-Un motor Diesel de 4 cilindros y 4T tiene 5000 cm 3 de cilindrada. El consumo especifico es de 240 gr/ kWh Sabiendo que la presin media debida a las prdidas mecnicas es el 20% de la.presin media indicada, y presin media efectiva es 7bar. Calcular: 1 - Los rendimientos, indicado, mecnico y efectivo. 2 - Potencia y par motor efectivos, sin gira a 2000 r/min (Hi= 42000kJ/kg) 3 - Cantidad de combustible inyectado en cada cilindro. 1.10.-Un tractor est equipado con un motar de 6 cilindros y 4 tiempos su cilindrada total es 5,000 cm3 . Si la carrera es 10 cm y el dosado F= 0,04 , determinar: 1.- Velocidad de giro del motor para una velocidad media del pistn de 8 m/s 2.- Potencia al freno para un v = 0,8 ; m = O,7 ; t = 0, 6 ; =0,76 ; Hi = 42 MJ/kg. a = 1,25 g/l 3.- Consumos especfico y horario. 1.11.-La presin de admisin de un motor es 950 mb y la ambiental 1000 mb. Se desea conocer como afectan las temperaturas de invierno y verano al rendimiento volumtrico si las presiones antes citadas no se modifican. En invierno consideramos una temperatura ambiente de 0 C y 80 C la del aire en la admisin, mientras que en verano la temperatura del ambiente es 40 C y la del aire de admisin 90 C. 1.12.-Un motor atmosfrico trabaja en una zona cuya presin ambiental es 1000 mb y posteriormente en otra de 900 mb. Si en ambos casos la temperatura ambiente y la de admisin permanecen constantes, se pide determinar como afecta el cambio de presin atmosfrica al rendimiento volumtrico, teniendo en cuenta que la diferencia de presiones entre la del ambiente y la de admisin es 60 mb. 1.13.-Calcular las potencias terica y indicada y efectiva as como el dosado relativo de un motor Otto de 4 cilindros y 4T cuyas caractersticas son las siguientes: Cilindrada 1,400 cm3 Rgimen 3.000 r/min Relacin de compresin 8,5 Rendimiento volumtrico 0,75 Consumo especfico 260 gr/kW-h Rendimiento mecnico 0,8 Presin media ideal 25 bar Poder calorfico 42000 kJ/kg Dosado estequiomtrico 0,0645 Densidad del aire 1,23 g/l 1.14.-En el ensayo de la potencia al freno de un tractor con motor Diesel de 4 cilindros y 4 T , de 4.600 cm3 de cilindrada se han obtenido los siguientes resultados: Rgimen del motor 1.600 r/min Par motor 520 N.m en la toma de fuerza a 540 r/min Consumo de combustible 50 g en 14 s

Determinar : Potencia del tractor, Consumo especfico , Rendimiento efectivo y Combustible inyectado por ciclo . Poder calorfico 42 MJ/kg. 1.15.-De un motor monocilndrico de encendido provocado se sabe que a un determinado rgimen proporciona un par motor efectivo de 100 N.m . Si el consumo especfico vale 350 gr/kW-h, el rendimiento volumtrico 0,75; el dosado 0,07 y la densidad del aire 1,2 kg/m3 . Determinar su cilindrada. 1.16.-Un motor Diesel de 4T . sobrealimentado se encuentra funcionando en un banco de pruebas , donde se han obtenido los siguientes datos. Rgimen de giro 1400 r/min. par motor 6.000 N-m , tiempo que tarda en consumir una probeta de 3 litros de combustible 45 s, masa de aire que absorbe el motor 1. 1643 kg/s , dimetro y carrera del pistn 185 y 200 mm el nmero de cilindros es 12. Calcular: Potencia que desarrolla el motor y presin media efectiva, velocidad media del pistn, combustible inyectado por cilindro y ciclo, consumo especifico, densidad del aire en el colector de admisin despus del compresor suponiendo un rendimiento volumtrico de 0,91 1.17.-Determinar la presin media indicada y efectiva as como el dimetro, carrera y cilindrada total de un motor de gasolina de cuatro tiempos empleado en automocin que desarrolla 35 kW a 6200 r.p.m., partiendo de los datos siguientes: Relacin de compresin volumtrica: r = 9,5/1. Relacin combustible aire: F = 1/14 Rendimiento volumtrico a plena carga y 6200 rpm: v = 0,75. Rendimiento mecnico: m = 0,88. Coeficiente de calidad respecto al ciclo terico del aire: = 0,53. Relacin carrera-dimetro: S/D= 1,07 Nmero de cilindros: Z = 4. Potencia calorfica del combustible: 42000 kJ/kg. Condiciones ambientales 20 C y 1 bar: a = 1,2 kg/m3. Relacin entre calores especficos del aire 1,41 1.18.-En un banco de ensayos se obtuvo de un motor Diesel, de cuatro tiempos y seis cilindros, funcionando a 2000 r/min un caudal de aire de Va= 0,145 m3/seg, valor determinado con un medidor de caudal, siendo la densidad del aire en el caudalmetro de 1,04 kg/m3 . El motor tiene una cilindrada unitaria de 1750 cm3 y las condiciones ambientales de la sala en donde se realiz el ensayo eran de 27 C y 0,92 bar. Se pide determinar el rendimiento volumtrico y el rendimiento volumtrico referido a las condiciones normales (20 C y 1 bar). Se modificara el rendimiento volumtrico al eliminar el filtro del aire?. o = 1,293 kg/m3 a 0 C y 1 bar.