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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 83

Carbono sólido é queimado com ar estequiométrico num processo em regime permanente (veja a figura abaixo). Inicialmente, os reagentes estão a 25 ° C e 100   k P a e, então, são pré-aquecidos até 500   K antes de serem encaminhados à câmara de combustão. Os produtos de combustão são utilizados, primeiramente, para aquecer os reagentes num trocador de calor e depois são resfriados até 25 ° C num outro trocador de calor. Determine a temperatura dos produtos de combustão na seção de saída do primeiro trocador de calor e a transferência de calor, por kmol de combustível, no segundo trocador de calor.

Passo 1

FALA GALERA, BORA PRA MAIS UMA? Para essa podemos devemos começar ilustrando a reação química descrita no enunciado:

C + O 2 +   3.76   N 2 → C O 2 +   3.76   N 2

Com essa reação poderemos calcular a entalpia e dessa forma, conseguiremos calcular o valor dos dados que queremos, utilizaremos as seguintes equações:

H R = H R ° = H P 4 = H P ° + ∆ H P 4 = h - f C O 2 + ∆ h - C O 2 + 3.76   ∆ h - N 2 (1)

H R ° + Q - = H P ° (2)

Dito isto, simbora pra questão!

Passo 2

Primeiramente, utilizando a Tabela A.9 ou A.10:

h - f C O 2 =   - 393   522   k J / k m o l

Utilizando a equação (1), temos:

H P ° + ∆ H P 4 = h - f C O 2 + ∆ h - C O 2 + 3.76   ∆ h - N 2

∆ H P 4 = h - f C O 2 + ∆ h - C O 2 + 3.76   ∆ h - N 2 -   H P °

∆ H P 4   2400 = 115   779 +   3.76   ∆ h - N 2 =   115   779 +   3.76   x   70   640 = 381   385   k J / k m o l

∆ H P 4   2600 = 128   074 +   3.76   ∆ h - N 2 =   128   074 +   3.76   x   77   963 = 421   215   k J / k m o l

Utilizando métodos de interpolação temos que a temperatura dos produtos de combustão na seção de saída do primeiro trocador de calor é:

T 4 = 2461   K

Agora, utilizaremos a equação (2) para calcularmos e a transferência de calor, por kmol de combustível, no segundo trocador de calor:

H R ° + Q - = H P °

Q - = H R P °

Q - = h - f C O 2 -   0

Q - = - 393   522 k j k m o l

PRONTINHO, questão feita com sucesso, até a próxima galera e bons estudos!

Resposta

a) T 4 = 2461   K

b) - 393   522 k j k m o l  

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