Enunciado

A combustão completa de CH4 com 140% do ar teórico é descrita por:

C H 4 + 2.8 0 2 + 3.76 N 2 → C O 2 + 2 H 2 0 + 0.8 O 2 + 10.528 N 2

Determine a vazão volumétrica do combustível.

Passo 1

O enunciado pede para que a gente determine a vazão volumétrica do combustível. O volume de controle opera em estado estacionário com W ˙(cy) = 0 e efeitos cinéticos e potenciais de energia insignificantes. Considerando: 3,76 mols de N2 acompanham cada mol de O2 no ar. N2 é inerte. O modelo de gás ideal é aplicável ao ar de combustão e aos produtos de combustão.

Passo 2

A combustão completa de CH4 com 140% do ar teórico é descrita por

C H 4 + 2.8 0 2 + 3.76 N 2 → C O 2 + 2 H 2 0 + 0.8 O 2 + 10.528 N 2

Um redutor de equilíbrio de taxa de energia para dar

0 = m ˙ s n F h 4 - h 5 + h - C H 4 1 + 2.8 h - O 2 + 10.228 h - N 2 l 2 - h - c o 2 + 2 h - u 2 0 + 0.8 h - O 2 + 10,28 h - 2 3

Passo 3

Com h - = h - f 0 + Δ h -

m ˙ s n F ˙ h 4 - h 5 = h ^ f + ħ ( 700 ) - h - 2 n f c o 2   + 2 h f ¯ ∞ + h - ( 700 ) - h - ( 298 ) 1 + 10 y + 0.8 [ h - ( 700 ) - h - ( 218 ) ] 0 2   + 10.528 [ h - ( 700 ) - h - ( 2 a 8 ) ] N 2 - h - f 0 c h 4 - 2.8   [ h - ( 400 ) - h - ( 29 θ ) ] O 2 - 10.528 h - ( 400 ) - h - x 1 N 2

Dados de instrução das tabelas de vapor e das tabelas de gases ideais

m ˙ s h F [ 1316.6 - 3348.4 ] = [ - 393,520 + 27,125 - 9,364 ] +   2 [ - 241,920 + 24088 - 9,904 ] + 0.8 [ 21,184 - 8,682 ] + 10.528 [ 20,604.11,640 ) - ( - 74,850 ) - 2.8 ( 11,711 - 8,682 ]

= - 660,287 k J / k m o l C C H 4 )

Passo 4

Seguindo, falta pouco pessoal!!

m ˙ F n ˙ F = 660,287 2031.8 = 324.98 k g  (steam  )  kmol (fuel) 

n ˙ F = 3.7 × 10 5 k g / h 324.98 k g / k m 0  (fuel)  = 1138.5 k m o l k

n ˙ F = ( A V ) F v - F = ( A V ) F R - T F / P F ⇒ C A V F = r ˙ F R - T F P F

= 1138.5 k m o l h 8314 N ⋅ m k m k ( 298 k ) 1.01325 × 10 ∘ N / m 2 = 27,838 m 3 h

Resposta

27,838 m 3 h

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