Análisis 118: Combustión a volumen constante de metano
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Una mezcla estequiométrica de metano (CH4) y aire se quema en un motor de combustión interna de bujía, que tiene una relación de compresión efectiva de 8:1. Calcula las condiciones al final de la combustión (adiabática) a volumen constante si la temperatura y presión iniciales son 27 ºC y 1 bar respectivamente. Suponga que la relación de calores específicos (k) para la carrera de compresión es de 1.4.
Si hubiera un 10% (con respecto al PCI) de pérdidas energéticas en forma de calor, ¿Cuáles serían ahora los resultados?
(Advanced Thermodynamics for Engineers, 2 ed., D. E. Winterbone, 2015)
El diagrama p-V del ciclo a volumen constante:
Es fácil obtener la presión y la temperatura al inicio del proceso de combustión a volumen constante:
p2 = p1 (V1 / V2)^k = 100 ∙ 8^1.4 = 1837.9 kPa
T2 = T1 (V2 / V2)^(k-1) = 300 ∙ 8^0.4 = 689.2 K = 416 ºC
A partir de ahora es posible obtener la solución mediante el software:
Actualizando la temperatura de los productos, se obtiene la presión final de combustión:
Si hubiera una pérdida de calor del 10% respecto al PCI=802.3 kJ/mol fuel:
