Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 102
Carbono a 25ºC, 1 atm entra em um reator isolado operando em regime permanente e reage completamente com a quantidade de ar teórico que entra separadamente a 25°C, 1 atm. Para o reator, (a) determine a taxa de destruição de exergia, com kJ por kmol de carbono, e (b) estime a eficiência exergética. Efetue os cálculos em relação ao ambiente do Problema 13.91. Despreze os efeitos de movimento e da gravidade.
Passo 1
Saalve, tranquilo?
Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!
Passo 2
A reação química entre o carbono e o ar é:
Aqui, carbono puro é representado por , molécula de oxigênio é , nitrogênio é e dióxido de carbono é
Em média, no ar para cada molécula de oxigênio, 3,76 moléculas de nitrogênio estão presentes.
Passo 3
Entalpia da composição de dióxido de carbono é:
Entalpia da composição de nitrogênio é:
Passo 4
Já que a entalpia resultante é zero:
Substituindo valores obtidos da Tabela A23 (Propriedades de Gases Selecionados Como Gás Ideal), temos
Usando
Passo 5
Achando a entalpia a temperatura para o dióxido de carbono:
Substituindo os valores:
Passo 6
Achando a entalpia a temperatura para o nitrogênio:
Substituindo os valores:
Passo 7
A temperatura de a entalpia dos produtos é:
O valor obtido é próximo ao obtido no Passo 5, então a temperatura aproximada é
Passo 8
Achando a exergia dos produtos:
Já que
Aqui, entalpias são denotadas como e o subscrito denota a temperatura particular do componente, entropia é denotada como e o subscrito denota a temperatura particular do componente, a constante universal dos gases é .
Substituindo valores, temos que:
Passo 9
Achando a destruição de exergia usando a relação:
Passo 10
b) achando a eficiência exergética
Resposta
a)
b)