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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 42

14.42 A câmara de combustão utilizada num teste de propelentes para foguetes é alimentada com hidrazina líquida N 2 H 4 e oxigênio. As temperaturas e pressões nos escoamentos que alimentam a câmara são iguais a 25 ° C e 100   kPa . Aa relação entre as vazões destes escoamentos é igual a 0,5   kg de O 2 / kg de N 2 H 4 . O calor transferido da câmara ao meio é estimado em 100   kJ/kg   N 2 H 4 . Determine a temperatura dos produtos, admitindo que os produtos da reação sejam constituídos por H 2 O , H 2 e N 2 . A entalpia de formação da hidrazina líquida é igual a + 50417   kJ/kmol .

Passo 1

Show de bolinhas pessoal, se a gente montar a equação da combustão, obtemos que:

3 C H 4 + 14 H 2 + 50,9 N 2 + 0,6 O 2 + 27   C O + 4,5   C O 2 + 31,1   O 2 + 116,9 N 2 → 34,5   C O 2 + 20 H 2 O + 5,2   O 2 + 167,8   N 2

Então os produtos são:

y H 2 O = y H 2 O   M A X = P G 100 = 20 34,5 + 20 + 5,2 + 167,8

P G = 8,79   kPa

Tal que o ponto de orvalho é:

T o r v = 43,2 ° C

Passo 2

Show de bola, agora na letra (b), se a gente quer uma temperatura 10 ° abaixo do ponto de orvalho, temos que:

T = 33,2 ° ,     P G = 5,13   kPa

Logo:

y H 2 O = 5,13 100 = n H 2 O n H 2 O + 34,5 + 5,2 + 167,8

n H 2 O = 11,22

Portanto, a quantidade em quilogramas de água que será condensada por quilograma de combustível quando a temperatura estiver 10 ° abaixo do ponto de orvalho é:

m H 2 O   L I Q = 8,78 18 3 16 + 14 2 + 50,9 28 + 0,6 32 + 27 28 + 4,5 44

m H 2 O   L I Q = 0,0639 kg de água kg de combustível

Resposta

T o r v = 43,2 ° C ,     m H 2 O   L I Q = 0,0639 kg de água kg de combustível

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