Eficiência térmica para o ciclo de Atkinson
Em geral, a eficiência térmica , η th , de qualquer motor de calor é definida como a razão entre o trabalho que faz, W , para o calor de entrada a uma temperatura elevada, Q H .
A eficiência térmica , η th , representa a fração de calor , Q H , que é convertida em trabalho . Como a energia é conservada de acordo com a primeira lei da termodinâmica e a energia não pode ser convertida para funcionar completamente, a entrada de calor, Q H , deve ser igual ao trabalho realizado, W, mais o calor que deve ser dissipado como calor residual Q C no meio Ambiente. Portanto, podemos reescrever a fórmula da eficiência térmica como:
O calor absorvido ocorre durante a combustão da mistura combustível-ar, quando a faísca ocorre, aproximadamente a volume constante. Como durante um processo isocórico não há trabalho realizado pelo sistema ou sobre ele, a primeira lei da termodinâmica determina ∆U = ∆Q.
Portanto, o calor adicionado e rejeitado é dado por:
Q add = mc v (T 3 – T 2 )
Q out = mc p (T 4 – T 1 )
Substituindo essas expressões pelo calor adicionado e rejeitado na expressão por eficiência térmica, obtém-se:
Além disso, pode-se derivar isso em termos de:
- a razão V 1 / V 2 , que é conhecida como taxa de compressão – CR
- a razão V 4 / V 3 , que é conhecida como taxa de expansão – ER.
- κ = c p / c v
A expressão para eficiência térmica usando essas características é:
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