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aula de motores 2

1. MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA
Prof. André Marcelino de Morais

2. MÓDULO 2

3. AULA 1: Mistura estequiométrica

4. Mistura ar combustível
❖Misturaestequiométrica

5. OsmotoresdecicloOttooperamcomrazãodearecombustívelcomvalorespróximosao
estequiométrico.Amisturaestequiométricaéumareferênciaderazãodamisturadoar
comcombustívelqueproporcionaumareaçãodecombustãocompleta,ouseja,resulta
unicamenteemdióxidodecarbonoCO2,vapord’águaH2OenitrogênioN2.
??????
�??????
��
�+�+
�
4
−
�
2
�
2+3,773�
2⤍�??????�
2+
�
2
??????
2�+3,773�+
�
4
−
�
2
�
2
Emque:
C–elementoquímicocarbono;
H–elementoquímicohidrogênio;
O–elementoquímicooxigênio;
�–númerodeátomosdecarbonoporkmoldecombustível;
�−númerodeátomosdehidrogênioporkmoldecombustível.

6. ArazãodearecombustívelA/Fnosmotoresdecombustãointernaéarazãodear
admitidonocilindropelocombustívelinjetado.
�
��
�
����
�
=
�
���
�+�
���
�
�
??????��
??????+�
??????��
??????+�
���
�
Emque:
�
�
2
–Númerodemolesdooxigênio[kmol];
�
�
2
–Númerodemolesdonitrogênio[kmol];
�
??????–Númerodemolesdocarbono[kmol];
�
??????–Númerodemolesdohidrogênio[kmol];
��
�2
-Massamolardooxigênio[kg/kmol];
��
�
2
-Massamolardonitrogênio[kg/kmol];
��
??????-Massamolardocarbono[kg/kmol];
��
??????-Massamolardohidrogênio[kg/kmol].

7. OsmotoresdecicloDieseloperammelhorcomλ>1(misturapobre)emrazãodo
tempoparaformaçãodamisturasermenor.Dessaforma,paragarantiracombustão
deveexistirexcessodear.

8. O fator λ é usado para caracterizar os diferentes tipos de misturas. Assim:
λ = 1: indica mistura estequiométrica (ideal);
λ > 1: indica mistura pobre (excesso de ar);
λ < 1: indica mistura rica (excesso de combustível).

9. Razãodeequivalência
Fr= 1: indica mistura estequiométrica (ideal);
Fr< 1: indica mistura pobre (excesso de ar);
Fr> 1: indica mistura rica (excesso de combustível).
&#3627408441;=
&#3627408474;&#3627408464;
&#3627408474;&#3627408462;&#3627408479;
(real)&#3627408441;&#3627408464;=
&#3627408474;&#3627408464;
&#3627408474;??????&#3627408479;
(&#3627408466;&#3627408480;&#3627408481;&#3627408466;&#3627408478;)&#3627408441;&#3627408479;=
??????
??????&#3627408479;
=&#3627408479;????????????ã&#3627408476;&#3627408465;&#3627408466;equivalência

11. AULA 2: Exercício 1

12. EmummotorcicloOttodetermineamassadearearelaçãoestequiométricaoperando
com:
-GasolinaANP(C8H18)
-AgasolinaANPcontem27,5%deetanolanidroeorestantegasolina;

13. EmummotorcicloOttodetermineamassadearearelaçãoestequiométricaoperando
com:
-EtanolANP(C2H5OH)
-OetanolANPcontem5%deáguaeorestantedeetanolanidro;

14. EmummotorcicloOttodetermineamassadearearelaçãoestequiométricaoperando
com:
-ÓleodieselANP(C12H26)
-OóleodieselANPcontem10%debiodieseleorestanteóleodiesel.

15. EmummotorcicloOttodetermineamassadearearelaçãoestequiométricaoperando
com:
-GasolinaANP=72,5%deC8H18(gasolina)+27,5%deC2H5OH(etanol)
-??????
&#3627408475;??????
&#3627408474;&#3627408450;
&#3627408479;+&#3627408475;+
&#3627408474;
4
−
&#3627408479;
2
&#3627408450;
2+3,773&#3627408449;
2⤍&#3627408475;??????&#3627408450;
2+
&#3627408474;
2
??????
2&#3627408450;+3,773&#3627408475;+
&#3627408474;
4
−
&#3627408479;
2
&#3627408449;
2
-0,725(??????
8??????
18&#3627408450;
0)+0,275(??????
2??????
5&#3627408450;
1??????
1)+6,35+
14,7
4
−
0,275
2
&#3627408450;
2+3,773&#3627408449;
2⤍6,35??????&#3627408450;
2+
14,7
2
??????
2&#3627408450;+3,7736,35+
14,7
4
−
0,275
2
&#3627408449;
2

16. EmummotorcicloOttodetermineamassadearearelaçãoestequiométricaoperandocom:
-GasolinaANP(C8H18)
??????
&#3627408441;
&#3627408480;
=
&#3627408475;
&#3627408450;×&#3627408448;&#3627408448;
&#3627408450;+&#3627408475;
&#3627408449;×&#3627408448;&#3627408448;
&#3627408449;
&#3627408475;
??????×&#3627408448;&#3627408448;
??????+&#3627408475;
??????×&#3627408448;&#3627408448;
??????+&#3627408475;
&#3627408450;×&#3627408448;&#3627408448;
&#3627408450;
??????
&#3627408441;
&#3627408480;
=
19,775×16+74,61×14
6,35×12+14,7×1+0,275×16

18. AULA 3: Temperatura da mistura

19. Temperatura da mistura ar e combustível
❖Temperaturadamisturaarcombustível

20. Ocalordevaporizaçãodocombustívelédefinidocomoaenergianecessáriapara
converterocombustíveldoestadolíquidoparaodevapor,ouseja,aenergia
necessáriaparamudançadefaseliquidaparavapor.
Injeção monoponto
Injeção indireta e direta
autoesporte.globo.comoficinabrasil.com.br https://ldauto.net/

21. UmmodeloanalíticoutilizandoaPrimeiraLeidaTermodinâmicaedesprezandoas
energiascinéticaepotencialparaumvolumedecontrolepodeserutilizado,ondeo
termoreferenciadopelosubscritoAcorrespondeaoestadodoaredocombustível
antesamistura,eotermoreferenciadopelosubscritoBcorrespondeaoestadodoare
docombustívelapósdamistura.

22. B
B
A A
https://autoesporte.globo.com/

23. UmmodeloanalíticoutilizandoaPrimeiraLeidaTermodinâmicaedesprezandoas
energiascinéticaepotencialparaumvolumedecontrolepodeserutilizado,ondeo
termoreferenciadopelosubscritoAcorrespondeaoestadodoaredocombustível
antesamistura,eotermoreferenciadopelosubscritoBcorrespondeaoestadodoare
docombustívelapósdamistura.

24. Agrupandoalgunstermosdaexpressão,obtém-se
Asvazõesmássicasdear(ma)nosestadosAeBsãoiguais.Dividindoambososlados
daexpressãopelavazãomássicadear??????̇??????obtém-se
Aentalpiaespecíficadevaporizaçãodocombustívelℎ??????.??????.??????podeserobtidapeladiferença
daentalpiaespecíficadocombustívelnoestadovaporsaturadoℎ??????.??????peladocombustível
noestadolíquidosaturadoℎ??????.??????.

25. Considerandoocomportamentodoar,comogásideal,paraMoraneShapiro(2007),a
diferençadeentalpiaespecíficapodeserobtidaconforme:

26. Atemperaturadamisturadiminuiàmedidaqueocombustívellíquidoévaporizado,
sendoesteprocessocaracterizadocomoendotérmico.Nomotordecombustão
interna,areduçãodatemperaturadoarquandoocorreaevaporaçãodocombustível
injetadonaadmissão,compensaareduçãodapressãoparcialdoaraumentandoa
eficiênciavolumétricadomotor.

28. AULA 4: Exercício 2

29. Determineatemperaturadamisturaaregasolina,considerandoentalpiade
vaporizaçãode400kJ/kgeacalorespecíficodocombustívelaproximadamenteduas
vezesocalorespecíficoapressãoconstantedoar.

30. Determineatemperaturadamisturaaregasolina,considerandoentalpiade
vaporizaçãode400kJ/kgeacalorespecificodocombustívelaproximadamenteduas
vezesocalorespecíficoapressãoconstantedoar.
ConsiderandoCpar=1kJ/kg.K,assimtemosCf=2kJ/kg.K
Paraumarazãoarcombustívelde15,1paragasolina,temos
TB–TA=-23,4°C

32. AULA 5: Propriedades dos combustíveis

48. AULA 6: Características do escoamento

62. AULA 7: Potência e Torque

63. Potência e Torque
❖Potenciaemfunçãodaenergiaeeficiênciaglobal
❖Torque

64. Potência
&#3627408451;??????ሶ&#3627408474;
&#3627408464;&#3627408475;
&#3627408451;=ሶ&#3627408474;
&#3627408464;∙??????&#3627408440;∙&#3627408475;??????
Sendo:
ሶ&#3627408474;
&#3627408464;-vazãomássicadecombustível
CE-conteúdoenergético
ng-eficiênciaglobal

65. Utilizandoarazãodeequivalência:
∅=
ሶ&#3627408474;
&#3627408464;
ሶ&#3627408474;
&#3627408462;&#3627408479;
&#3627408451;=ሶ&#3627408474;
&#3627408462;&#3627408479;∙∅∙??????&#3627408440;∙&#3627408475;??????
Sendo:
ሶ&#3627408474;
&#3627408464;-vazãomássicadecombustível
CE-conteúdoenergético
ng-eficiênciaglobal
∅razãodeequivalência

66. Acrescentandoaeficiênciavolumétrica:
&#3627408474;
&#3627408479;&#3627408466;&#3627408462;&#3627408473;=∀
&#3627408465;∙??????
&#3627408462;&#3627408479;∙&#3627408475;
∀
Transformandoemvazãomássica:
ሶ&#3627408474;
&#3627408479;&#3627408466;&#3627408462;&#3627408473;=∀
&#3627408465;∙??????
&#3627408462;&#3627408479;∙&#3627408475;
∀∙&#3627408475;
Assim
Emque:
n-rotaçãodomotor
&#3627408451;=∀
&#3627408465;∙??????
&#3627408462;&#3627408479;∙&#3627408475;
∀∙&#3627408475;∙∅∙??????&#3627408440;∙&#3627408475;??????
∀
&#3627408465;-volume deslocado
??????
&#3627408462;&#3627408479;-massa específica do ar

67. Utilizandoofator(h)paraclassificaçãode2ou4tempose(i)parasedeterminaro
númerodecilindros:
ℎ=
1→2&#3627408481;&#3627408466;&#3627408474;&#3627408477;&#3627408476;&#3627408480;
0,5→4&#3627408481;&#3627408466;&#3627408474;&#3627408477;&#3627408476;&#3627408480;
Temos:
&#3627408451;=ℎ∙∀
&#3627408465;∙??????∙&#3627408475;∙??????
&#3627408462;&#3627408479;∙&#3627408475;
∀∙∅∙??????&#3627408440;∙&#3627408475;??????
Vazão vol
Vazão mássica de ar
Vazão mássica de combus
Calor introduzido

69. AULA 8: Exercício 3

70. Determinepotênciaetorqueemummotor2.0litros,4temposerotaçãon=6200rpm.
ConsiderandoocombustívelgasolinacomCE=39MJ/kg,pressãode1atme
temperaturade25°C.

71. Determinepotênciaetorqueemummotor2.0litros,4temposerotaçãon=6200rpm.
ConsiderandoocombustívelgasolinacomCE=39MJ/kg,pressãode1atme
temperaturade25°C.