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Calor e Fluidos

Calculadora do Ciclo de Otto (Rendimento de um Motor a Gasolina, Temperaturas e Pressão Média Efetiva)

Rendimento, temperatura e pressão máximas, trabalho útil e pressão média efetiva do ciclo de Otto ideal a ar, a partir da taxa de compressão, do estado de admissão e do calor fornecido.

Resultados

Rendimento térmico 58,48 %
Temperatura depois da compressão 450 °C
Temperatura máxima 2540 °C
Temperatura no fim da expansão 895 °C
Trabalho útil por kg de ar 877 kJ/kg
Pressão média efetiva 1146 kPa
Pressão máxima 84,4 bar
Como varia
Rendimento térmicoTaxa de compressão 2 – 18. Rendimento térmico: 24,2142 → 68,5304Rendimento térmico02040608051015Taxa de compressão

A linha tracejada marca o valor que escreveu.

O que faz esta ferramenta

O ciclo de Otto é o modelo de manual do motor a gasolina: comprime-se o ar, fornece-se calor a volume constante, expande-se, rejeita-se calor a volume constante. O seu rendimento 1 − r^(1−γ) depende só da taxa de compressão e do gás, e sobe depressa ao início e depois aplana, por isso passar de 8 para 12 compensa muito mais do que de 12 para 16. Os motores reais ficam muito abaixo por causa das perdas de calor, do atrito, da combustão incompleta e de um fluido que não é um gás ideal de calor específico constante, por isso use o resultado para comparar projetos, não para prever consumos.

Fórmula

η = 1 − r^(1−γ) · T₂ = T₁ r^(γ−1) · T₃ = T₂ + q_in ÷ c_v · T₄ = T₃ ÷ r^(γ−1) · w = η q_in · mep = w ÷ (v₁ − v₂)

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
rcTaxa de compressão—
t1Temperatura no início da compressão°C
p1Pressão no início da compressãokPa
qiCalor fornecido por kg de arkJ/kg
gaRazão de capacidades térmicas γ—
EFRendimento térmico%
T2Temperatura depois da compressão°C
T3Temperatura máxima°C
T4Temperatura no fim da expansão°C
WTrabalho útil por kg de arkJ/kg
MEPPressão média efetivakPa
P3Pressão máximabar

Exemplo resolvido

  • Taxa de compressão9
  • Temperatura no início da compressão27 °C
  • Pressão no início da compressão100 kPa
  • Calor fornecido por kg de ar1500 kJ/kg
  • Razão de capacidades térmicas γ1,4
  • Rendimento térmico58,48 %
  • Temperatura depois da compressão450 °C
  • Temperatura máxima2540 °C
  • Temperatura no fim da expansão895 °C
  • Trabalho útil por kg de ar877 kJ/kg
  • Pressão média efetiva1146 kPa
  • Pressão máxima84,4 bar

Limitações

  • A fórmula assume condições ideais: sem perdas por atrito, sem resistência do ar e sem perdas de rendimento, a não ser que as introduza.
  • O resultado é uma estimativa baseada apenas nos valores que introduziu. Situações reais incluem muitas vezes fatores que esta calculadora desconhece.