Ciclo Otto : esercizi risolti

Esercizio 1

Calcolare il rendimento e la temperatura T₄ di un ciclo Otto
con le seguenti caratteristiche:
Rapporto di compressione ρ=8.
Temperatura T₁=60°C
T₃-T₂=1800°C ; .

[ η=0,56 | T₄=1116°K ]

Esercizio 2

Calcolare il rendimento e la temperatura alla fine dell'espansione di un ciclo Otto con rapporto di compressione ρ=6, la temperatura iniziale del gas è di 40°C, la pressione iniziale è di 1,1 bar mentre la differenza di temperatura dopo la somministrazione del calore è di 1600°C.

[ η=0,51 | T₄=1094°K ]

Esercizio 3

Un ciclo Otto ad aria "standard" opera fra le temperature T₃= 1390°C (massima) e T₁ = 15° C (minima). Il calore fornito per ogni chilogrammo di aria è q₂₃ =795 kJ/kg con c_v = 0,717 kJ/kg°C .

Calcolare:
a) il rapporto di compressione del ciclo ρ ;
b) il suo rendimento,η ;
c) il rapporto fra le pressioni massima e minima del ciclo.
Si consideri ciclo ideale, con tutte le trasformazioni reversibili .

[ ρ=5,1 | η=0,48 | p₃/p₁=30 ]

Esercizio 4

In un ciclo Otto ad aria ( gas ideale a calori specifici caratteristici costanti con k= 1,40 e c_v= 0,717 kJ/kg°K) le condizioni dell'aria all'inizio della compressione sono T₁ = 320 K e p₁ = 1 bar.
Il rapporto di compressione del ciclo è ρ= 8 mentre la quantità di calore fornita per ogni chilogrammo di aria è q₂₃=1100 kJ/kg.
Determinare, nell'ipotesi che tutte le trasformazioni siano reversibili:
a) la temperatura e la pressione massime del ciclo, T₃ e p₃ ;
b) il rendimento termico η del ciclo.

[T₃=2270°K | p₃=56,6 bar | η=0,56 ]

Esercizio 5

Un motore a scoppio ha cilindrata V_h=1000cm³ mentre il volume della camera di scoppio è V₂=200cm³. Al termine dell'aspirazione la miscela ha pressione p₁=94,2 kPa e T₁=50°C, la stessa temperatura (T_o) che si ha nel punto di espulsione dei gas combusti con p_o=98,1kPa. Sapendo che la miscela aspirata ha:
k=1,35
R=0,274 kJ/kg°K
potere calorifico (p.c.)=1862kJ/kg
c_v=0,83 kJ/kg°K
Determinare il lavoro teorico del ciclo, il rendimento e la potenza sviluppata a 4000 giri/min ricordando che nei motori a 4 tempi si ha un giro utile ogni 2 giri di manovella .

[P=23,4kW ]