Resposta:
No ciclo Diesel, a admissão ocorre a 100 kPa e 30 °C, portanto:
T1 = 303 K
A razão de compressão informada é r = 18. Como a compressão é isentrópica:
T2 = T1 · r^(k−1)
T2 = 303 · 18^0,40
T2 ≈ 962,06 K
A temperatura máxima do ciclo é limitada a 1427 °C, ou seja:
T3 = 1700 K
A razão de corte é dada por:
ρ = T3 / T2 = 1700 / 962,06 ≈ 1,767
Agora calculamos a eficiência térmica do Diesel ideal:
ηDiesel = 1 − [1 / r^(k−1)] · [(ρ^k − 1) / (k · (ρ − 1))]
ηDiesel ≈ 0,6425 ou 64,25%
Portanto, a eficiência térmica máxima teórica do motor Diesel é de aproximadamente 64,25%.
Para calcular a pressão média efetiva, primeiro determinamos o volume específico no estado 1:
v1 = R · T1 / P1 = 0,287 · 303 / 100 ≈ 0,8696 m³/kg
Como v2 = v1 / r:
v2 = 0,8696 / 18 ≈ 0,0483 m³/kg
O calor fornecido por unidade de massa é:
qent = cp · (T3 − T2) = 1,005 · (1700 − 962,06) ≈ 741,63 kJ/kg
Na expansão isentrópica, temos:
T4 = T3 · (ρ / r)^(k−1)
T4 ≈ 672,23 K
O calor rejeitado é:
qrej = cv · (T4 − T1) = 0,718 · (672,23 − 303) ≈ 265,11 kJ/kg
Logo, o trabalho líquido específico do ciclo é:
wlíq = qent − qrej = 741,63 − 265,11 ≈ 476,52 kJ/kg
Por fim, a pressão média efetiva é:
PME = wlíq / (v1 − v2)
PME = 476,52 / (0,8696 − 0,0483)
PME ≈ 580,2 kPa
Assim, o motor Diesel apresenta eficiência térmica teórica de aproximadamente 64,25% e pressão média efetiva de cerca de 580,2 kPa.
