A aplicação consiste numa representação teórica do diagrama de Clapeyron do ciclo de um motor Diesel. É injectado neste tipo de motor, por meio mecânico, um carburante pesado para o ar altamente comprimido e aquecido a elevadas temperaturas. Devido a esta compressão, há ignição espontânea dessa mistura.
Primeiro tempo: Admissão P --> A
A descida do pistão e a abertura da válvula de admissão permite a entrada no cilindro de ar à pressão e temperatura ambiente. Os volumes extremos são Vb (ponto alto) e Va (ponto baixo). A relação Va/Vb é a taxa de compressão volumétrica. As condições iniciais no ponto A são, então:
Pa = 1, Va e Ta = 300K.
Segundo tempo: Compressão A --> B
O mecanismo de movimentação do pistão comprime o ar de forma isentrópica A pressão Pb deduz-se de: Pb.Vbγ = Pa.Vaγ. A temperatura Tb deduz-se de : Tb.Vbγ-1 = Ta.Vaγ-1.
Terceiro tempo: Combustão e expansão B --> C --> D
A combustão do carburante injectado no ar a elevada pressão é espontânea. Pode considerar-se que ela ocorre de modo isobárico. A relação entre os volumes Vc e Vb (próximo de 3) corresponde também à relação entre as temperaturas Tc e Tb. Após a explosão, ocorre a expansão (tempo de trabalho do ciclo). Esta é isentrópica. A pressão em D é dada por Pd = Pc.(Vc/Vd)γ, e a temperatura por: Td = Tc.(Vc/Vd)γ-1
Quarto tempo: Escape D --> A --> P
Em D, a válvula de escape está aberta. Os gases passam por um relaxamento DA, em princípio isócoro.
Neste ciclo de transformações, PA e AP estão em sentidos inversos, e devem ter tidos em conta no contorno de ABCD.
O calor Q1 fornecido no curso da evolução isobárica BC é (por unidade de massa) Q1 = cv(Td - Ta)
O calor Q2 atribuído no período de escape isovolumétrico DA é (por unidade de massa) Q2 = cp(Tc - Tb)
O rendimento é η = 1 - Q2/Q1.
Utilização:
Usando
as caixas de entrada activas modifique (com valores razoáveis)
os valores dos parâmetros Va (cm3), Vb (cm3), Vc (cm3).
Não
esquecer o processo de Validação do último valor de entrada.
Os
valores admitidos no programa são: 200 < Va < 270, 12 <
Vb < 16, 2,5 < Vc/Va < 3,5. (Em casao de entrada de valores fora destes limites, são assumidos outros valores por defeito).
As
caixas de entrada inactivas apresentam os valores calculados de P, V,
T nos extremos do ciclo.
Pressionando o botão direito
do rato é parada a animação e após largar o botão a animação é retomada.
Simulation Numérique de Jean-Jacques ROUSSEAU
Faculté des Sciences exactes et naturelles
Université du Maine - Le Mans
Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em Outubro de 2010
