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1 Combust˜ao
CxHy+
(1+e) (1 − d) (O 2 + 3. 76 N 2 ) → aCO 2 + b
O 2 CO +cN 2 + ...
m ˙prod = (^) ︸︷︷︸m˙ar ( AC )real∗mcomb
1.1 Riqueza
r =
( AC )esteq ( AC )real A C
= mar mcomb
= massa molar do ar massa molar do combust´ivel 1 + (^) ︸︷︷︸e excesso de ar
r ↔^1 −^ def eito de ar︸︷︷︸d^ =
r
1.2 An´alise ORSAT e An´alise reduzida
(%CO)AO > 2(%O 2 )AO ⇒ r > 1(excesso de combustivel : O 2 vem da dissociac˜ao) (%CO)AO < 2(%O 2 )AO ⇒ r < 1(excesso de ar : CO vem da dissociac˜ao)
base seca
(A an´alise reduzida n˜ao inclui a dissocia¸c˜ao ⇒ o componente que vem da dissocia¸c˜ao ´e nulo)
CO 2 CO O 2 H 2 N 2 H 2 O AO base AR seca Y h´umida
(%H 2 )AO ' (%CO)AR 2
← se r > 1
(%N 2 )AO = 1 − %CO 2 − %CO − %O 2 − %H 2
(fazer o balan¸co m´assico `as duas an´alises: total e C)
r > 1 ⇒ r = 1 + (%CO)AR 21 r < 1 ⇒ r = 1 − (%O^2 )AR 21
base h´umida
mx = (%X)AO ∗ Mmolar Yx =
mx mtotal
cp =
i
cp, i ∗ Yi → ou cp da tabela pg. 75 , (113)
H 2 O
CxHy mC = valor do balanco mC mH
= x^ ∗^12 y ∗ 1
⇒ mmCC mH
= mH inicial
Para onde o H foi
mH→H 2 O = mH inicial − m ︸ H︷︷→ H (^2) ︸ (%H 2 )AO
(2H 2 )→(2H 2 +16O ) (mH→H 2 O) → (mH 2 O)
1.3 Massa molar
O: 16 / CO: 28 / C: 12 / CO 2 : 44 / N: 28 /
2 Motores de combust˜ao externa
2.1 Caldeiras e geradores de vapor
2.1.1 rendimento t´ermico de uma caldeira
m´etodo directo
ηcald =
Q˙absorvido pela ´agua Q^ ˙combust´ivel^ =^
m˙(ho − hi) m˙comb ∗ P CI
incompress´ıvel (´agua s´o l´ıquida) e `a press˜ao constante:
mc˙ p∆T ' m˙∆h
m´etodo indirecto
rendimento = μcald = 100 −
perdas → %doP CI
- perdas associadas ao combust´ıvel nas cinzas volantes (Pcv)
P cv =
f rac.mass.inertes no c. ︷︸︸︷ A ∗
f rac.mass.cinzas volantes em relac ︷︸︸︷ ˜ao ao total de inertes do c. F ci ∗Ccc ∗ 33820 ∗ 100 (1 − (^) ︸︷︷︸Ccc f rac.mass.c. nas cinzas volantes
) ∗ P CI
- perdas associadas ao combust´ıvel nas cinzas de fundo (Pcf) mesma express˜ao como Pcv mas com ´ındices cf
Ciclo Otto : δ = 1 ⇒ ηt = 1 − (^) γ^1 − 1
Ciclo Diesel : ρ = 1 ⇒ ηt = 1 −
δγ^ − 1 γ−^1 [γ(δ − 1)]
ηt = W˙t Q^ ˙comb^ =^
W˙t m ˙comb ∗ P CI
rendimento indicado
ηi =
Ni Nt
rendimento global
ηg = ηt ∗ ηi ∗ ηmec =
W˙t Q^ ˙comb^ ∗^
W˙i W^ ˙t^ ∗^
W˙e W^ ˙i^ =^
Ne Q^ ˙comb
ηg =^3600 ∗^1000 Ce ∗ P.C.I.
= (^) ˙Ne Qcomb
= N e m ˙ ∗ P.C.I.
; ⇐ Ce[g/kW h]; P.C.I.[kJ/kg]; N e[kW ]; m˙[kg/s]
ηg = 632000 Ce ∗ P.C.I
; ⇐ Ce[g/cvh]; P.C.I.[kcal/kg]
rendimento mecˆanico
ηmec =
Ne Ni^ =^
Ne Ne + Np ︸︷︷︸ constante para um dado n
pme pmi =^
2 ∗ pme pmii=1 + pmii=
N e(%plena carga) = x% ∗ N e(plena carga) N p(%plena carga) = N p(plena carga) = constante com o mesmo n N i(%plena carga) 6 = x% ∗ N i(plena carga)
rendimento volum´etrico
ηvol = Vreal Vm´aximo → geometria
= mreal ρ ︸︷︷︸real ρ= (^) RP ︸︷︷︸
- (^041) kgKJ
T
V c
= m˙real m ˙max
= ρe^ V˙e ρeV c (^) An ︸︷︷︸ 24 TT →→AA=1=
∗ 60
3.1.2 Potˆencia
Potˆencia efectiva
Ne = pme ( πd
2 4
) ∗ l ∗ i ︸ ︷︷ ︸ cilindrada do motor
( n ︸︷︷︸A A=1, 2 tempos A=2, 4 tempos
)(^1
Mm = pme ∗
Vc πT ,^
T =2, 2 tempos T = 4, 4 tempos
Ne = Mm ∗ ω = Mm ∗
2 πn 60
M´etodo da linha de Willians (Consumo=f(Ne)):
Consumo = 0 ⇒ N p
m ˙comb[
kg s ] =^
Vinjectado ciclo cilindro [^
m^3 ciclo cilindro ]^ ∗^
n 60 ∗ 2 [^
ciclos s ]^ ∗^ ρcomb[^
kg m^3 ]^ ∗^ i[cil]
Potˆencia indicada
Ni =
trabalho indicado por cilindro e ciclo ︷︸︸︷ W i ∗n ∗ i 60 ∗ (^) ︸︷︷︸A A=1, 2 tempos A=2, 4 tempos
Ni = pmi ( πd
2 4
) ∗ l ∗ i ︸ ︷︷ ︸ cilindrada do motor
( n ︸︷︷︸A A=1, 2 tempos A=2, 4 tempos
)(^1
N i = i(N e − (^) ︸︷︷︸N e′ N e, cortando um cil´indro
Potˆencia de perdas Ni − Ne = Np pmi − pme = pmp
Potˆencia te´orica W˙t = Wt ∗ n 60
Condi¸c˜oes padr˜ao p 0 ; T 0
N 0 = N (
760 mm Hg ︷︸︸︷=101325 P a p 0 p )(^
T
︸︷︷︸T^0
288 K
(^12)
5 Sistemas de Cogera¸c˜ao
6 Sistemas renov´aveis e h´ıbridos
7 Convers˜ao de unidades
7.1 Potˆencia
kcal kg = 4.^1868
kJ kg
7.2 Press˜ao
1 bar = 100000 P a 1 at = 101325 P a 1 mmHg(0o) = 133. 3224 P a
7.3 Volume
densidade = ρ ρ´agua
⇒ ρ = densidade ∗ 1000
1 ∗ 10 −^6 m^3 = 1 cm^3 ↔ 1 m^3 = 10^6 cm^3 1 l = 0. 001 m^3
