Exercício de Termodinâmica I 106

Prévia do material em texto

+ 2ÿh
= 16,04 (-50 010) = -802 160 kJ/kmol
A equação de reação para mistura estequiométrica é:
+ 15,04 ÿh
A massa de água torna-se
então agora mais O2 e N2
Da Tabela A.9
- H° + ÿHP = H°
CH4 + 4 (O2 + 3,76 N2) ÿ 2 H2O + 1 CO2 + 15,04 N2 + 2 O2
= 4003 + 2 × 3450 + 2 × 3027 + 15,04 × 2971 = 61 641 kJ/kmol ÿHP 400
Q = H°
Equação de Energia: HR + Q = HP = H°
14,67
+Q
O gás natural, assumimos metano, é queimado com 200% de ar teórico e os reagentes são 
fornecidos como gases à temperatura e pressão de referência. Os produtos fluem através 
de um trocador de calor onde liberam energia para alguma água que entra a 20oC, 500 
kPa e sai a 700oC, 500 kPa. Os produtos saem a 400 K para a chaminé. Quanta energia por 
kmole de combustível os produtos podem fornecer e quantos kg de água por kg de combustível 
eles podem aquecer?
Da Tabela 14.3: H°
+ 2ÿh
O fluxo de água tem uma transferência de calor necessária, usando B.1.3 e B.1.4 
como qH2O = hout – hin = 3925,97 – 83,81 = 3842,2 kJ/kg de água
mH2O / mcombustível = qprod / qH2O = 12,0 kg de água / kg de combustível
ÿO2 (O2 + 3,76 N2) ÿ 2 H2O + 1 CO2 + c N2 CH4 + O 
equilíbrio: 2 ÿO2 = 2 + 2 => ÿO2 = 2 200% ar 
teórico: ÿO2 = 2 × 2 = 4
Q = H°
Os produtos são resfriados a 400 K (portanto não consideramos a condensação) e a 
equação da energia é
+ÿHP
+ ÿHP = -802 160 + 61 641 = -740 519 kJ/kmol
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
qprod = -Q / M = 740 519 / 16,04 = 46 167 kJ/kg de combustível
ÿHP = ÿh
+ ÿHP = H°
PR
-*
R
PR
CO2 H2O O2 N2
P
-*
R
-*
P
-*
PR
Machine Translated by Google
O ar do carburador entra e sai na mesma T então não há mudança na energia, tudo que 
precisamos é evaporar o combustível, hfg então
Agora a potência de saída é
MFUEL = 7 MC + 17 MH = 7 × 12,011 + 8,5 × 2,016 = 101,213
Combustão estequiométrica:
ÿHP = 8,5 × 10 499 + 7 × 12 906 + 42,3 × 8894 = 555 800 kJ/kmol
1
Ó equilíbrio:
10
= H°
Saldo N:
Equação de energia:
3600 360
/M = 3.948.786 ×
- H°
P. = m. hfg =
- ÿHP
+ ÿHP + Qout
ÿO2 = 8,5 + 14 = 22,5 ÿ ÿO2 = 11,25
3600
Aqui usamos a Tabela 14.3 para combustível líquido e vapor de combustível para obter hfg.
14,68
c = 3,76
A gasolina, C7H17, é queimada em um queimador em estado estacionário com ar 
estequiométrico em Po, To. A gasolina flui como líquido em To para um carburador onde é 
misturada com ar para produzir uma mistura combustível-ar-gás em To. O carburador utiliza 
alguma transferência de calor dos produtos quentes para fazer o aquecimento. Após a 
combustão os produtos passam por um trocador de calor, de onde saem a 600 K. O consumo 
de gasolina é de 10 kg por hora. Quanta energia é distribuída no trocador de calor e quanta 
energia o carburador precisa?
ÿO2 = 3,76 × 11,25 = 42,3
Da Tabela A.9
10
Da equação de energia e da Tabela 14.3
C7H17 +
CV Total, trocador de calor e carburador incluídos, saída Q.
(44.886 – 44.506) = × 380 = 1,06 kW
ÿO2 (O2 + 3,76 N2 ) ÿ• 8,5 H2 O + 7 CO2 + c N2
- ÿHP = -H°
/ 101,213 = 108,4 kW
.
Sonntag, Borgnakke e van Wylen
= 101,213 (44 506) – 555 800 = 3 948 786 kJ/kmol
2
P. = n. Qout = Qout m
Qout = H°
P
P PR
FC = H° R
R
Machine Translated by Google