Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 105
Uma câmara de combustão operando em regime permanente recebe gás CO a 37 °C e 110 kPa a uma taxa de 0,4 m³ /min e ar a 25 °C e 110 kPa a uma taxa de 1,5 kg/min. Os produtos da
combustão saem da câmara de combustão a 900 K. Considerando uma combustão completa, determine a taxa de transferência de calor da câmara de combustão.
Passo 1
Entendendo o problema:
Monóxido de carbono (
e do ar e a temperatura de saída dos produtos.
Figura 1: Combustão do CO
Da Tabela A-1, obtemos que a massa molar do CO e do ar são respectivamente 28 kg/kmol e 29 kg/kmol.
O primeiro passo é determinar a razão ar-combustível para o processo. Primeiro, calculamos o volume específico do CO, considerando-o como um gás ideal:
e a taxa mássica do combustível é calculada como a razão entre a taxa volumétrica dada no enunciado e o volume específico do gás. Assim:
agora é possível calcular a razão ar-combustível:
Passo 2
Determinando o calor transferido:
Sabendo AC, é possível escrever a equação de balanço para 1 kmol de combustível. Para cada um kmol de CO, são necessários 4,76 mols de ar. Pelo valor de AC, o coeficiente do ar na equação de balanço será 3,03/4,76 = 0,637. Assim, a equação de balanço será dada por:
Sob as condições dadas e em regime permanente, o balanço de energia indica que a energia transferida nada mais é do que a variação entre a entalpia dos reagentes e a entalpia dos produtos, sob forma de calor:
Consultando uma tabela, como a mostrada na Figura 2, calculamos o calor produzido na combustão:
Figura 2: Valores de entalpia para reagentes e produtos do sistema de combustão em questão
Dessa forma, obtemos que 
Passo 3
Determinando a taxa de transferência de calor:
A taxa de transferência de calor, para uma taxa mássica de 0,956 kg/min de CO é calculada como:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)