Termodinmica - EME 011Sistemas Trmicos - EME 014

Roteiro da Aula Prtica 3

Caractersticas Mecnicas: Medio da Relao Ar/Combustvel e Eficincia VolumtricaEquipeMatrculaNomeAssinatura

DATA DA REALIZAO DO ENSAIO:

Professor: Dr. Valdir Teshe SignorettiJoo Carlos Teles Ribeiro da Silva

Setembro 2013Caractersticas Mecnicas: Medio da Relao Ar/Combustvel e Eficincia Volumtrica

ObjetivoDeterminar a relao Ar/combustvel e rendimento volumtrico do Motor do atravs de teste de determinao do fluxo de entrada de ar utilizado para oxidar o combustvel.MtodoColetar medidas no equipamento (Dinammetro) fornecidos durante o ensaio e com equaes conhecidas realizar os clculos pedidos.Equipamento Banco de Testes do Motor de Combusto Interna (Dinammetro). Micromanmetro Barmetro TermmetroEmbasamento TericoA potncia fornecida por um motor depende do fluxo de combustvel para o motor e, desnecessrio dizer que a eficincia da energia trmica obtida a partir do combustvel convertida em energia mecnica (isto , a eficincia de trabalho).Assim, para obterem-se potncias elevadas, temos que assegurar que a eficincia de trabalho to alta quanto possvel e o fluxo de combustvel tambm deve ser elevado.Para permitir que as reaes qumicas do processo de combusto ocorram corretamente o motor deve ter uma quantidade de ar proporcional ao fluxo de combustvel, isto , uma quantidade de ar contendo uma quantidade suficiente de oxignio para oxidar o combustvel completamente.Assim, quanto maior for o fluxo de ar de um motor, tanto maior ser a quantidade de combustvel que o motor poder utilizar, portanto, maior ser a sada de potncia que podem ser obtidos.Assim, quando se estuda o desempenho de motores de combusto interna no se podem ignorar dois parmetros operacionais principais: a relao ar / combustvel (A / F) e rendimento volumtrico (tambm chamado coeficiente de enchimento) v. Ar / combustvel razo, A / F.A razo ar / combustvel, A / F, definida como a razo entre o fluxo de massa de ar de admisso e o fluxo de combustvel consumido, isto :

em que:A / Fproporo ar / combustvelQafluxo de massa de ar de admisso (kg / h)c fluxo de volume de combustvel (litros / h)fddensidade do combustvel (kg / litros)

O fluxo de ar de entrada medido por meio de um bocal (ver fig. 3.4), ligado a um micromanmetro diferencial, na entrada de uma cmara de presso localizada acima do sistema de admisso do motor.O bocal cria um estreitamento na passagem do fluido, produzindo desse modo um aumento da taxa de fluxo de fluido e, consequentemente, uma reduo da presso na seco estreita. Aplicando assim o teorema de Bernoulli, podemos demonstrar que o fluxo de massa da corrente de fluido diretamente proporcional raiz quadrada da diferena de presso, p entre a seo estreita e o meio ambiente acima do mesmo:

K uma constante de proporcionalidade que depende da geometria do bocal e condies ambientes. Assim, a medio do fluxo reduzida para a medio de uma diferena de presso, que pode ser facilmente realizada.Em geral, neste exerccio, esta diferena de presso medida por meio de um micromanmetro, porque muito pequena.Para calcular o valor do fluxo, sem recorrer a frmulas, podemos usar cartas do tipo ilustrado na fig. 3.6, que tornam possvel a determinao do fluxo imediatamente base do valor experimental de p.De fato, os valores lidos no diagrama devem ser corrigidos em funo das condies ambientais (presso atmosfrica e temperatura), no entanto, se a presso e os valores de temperatura esto prximos o suficiente dos valores padro, esses ajustes ainda podem ser omitidos. A presena da cmara plena situada abaixo do bocal indispensvel para atenuar as oscilaes p, o que seria gerado pela evoluo de pulsao do fluxo de ar tomado pelo motor.

Fig: 3.4

Fig: 3.5

Fig 3.6O fluxo de volume de combustvel que chegar ao motor medida de acordo com o procedimento descrito no pargrafo anterior.A Densidade do combustvel pode ser medida por meio de um simples densmetro flutuante. Se no estiver conhecido, voc pode consultar os valores apresentados na tabela a seguir.CombustvelGasolinaleo diesel

Densidade (a 15 C) [kg / litro]0.720 a 0.7800.820 a 0.860

Relao estequiomtrica Ar / combustvel, A FST /.Tendo determinado a relao ar / combustvel, A / F, que pode ser de interesse para comparar o valor obtido com a relao estequiomtrica, A Fst /.A razo estequiomtrica, Fst A /, uma funo da composio qumica do combustvel utilizado. Para os combustveis comerciais, os valores tpicos da razo estequiomtrica so dados no quadro que se segue:CombustvelGasolinaDiesel

A/Fst [kg de ar/kg de comb.]14.614.5

Com base na razo A / F e determinada experimentalmente na relao estequiomtrica do combustvel utilizado para o teste, podemos determinar a relao de uma fr /, que dada pela seguindo relao:

em que:A / Frrelao ar / combustvel em relaoA / F proporo ar / combustvelA / Fstrazo estequiomtrica

O significado fsico da relao ar / combustvel relativa resumido a seguir:

A/Fr >1mistura pobre, ou seja, muito ar.

A/Fr = 1mistura estequiomtrica

A/Fr