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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 31

15 – 31 Um combustível gasoso com análise volumétrica de 45 % de C H 4 , 35 % de H 2 e 20 % de N 2 é queimado completamente com 130 % de ar teórico. Determine ( a ) a razão ar/combustível e ( b ) a fração de vapor de água que condensaria caso os gases do produto fossem resfriados a 25   ° C e 1   a t m . Respostas :   ( a )   13,9   k g de a r / k g de combustível; ( b )   84 %

Passo 1

( a )

A razão ar/combustível é:

A F = m a i r m f u e l = m a r m c o m b u s t i v e l

Então:

Achamos os coeficientes desconhecidos na equação partir de balanços de massa:

C : 0,45 x                                                                                 ⇒ x = 0,45

H : 0,45 ⋅ 4 + 0,35 ⋅ 2 = 2 y           ⇒ y = 1,2

O 2 : 1,3 a t h = x + y 2 + 0,3 a t h     ⇒ a t h = 1,05

N 2     0,2 + 3,76 ⋅ 1,3 a t h = z         ⇒ z = 5,332

Agora temos:

Assim:

m a i r = 1,365 ⋅ 4,76 k m o l 29 k g k m o l = 188,4   k g

m a i r = ( 0,45 ⋅ 16 + 0,35 ⋅ 2 + 0,2 ⋅ 28 ) k g = 13,5   k g  

E então:

A F = m a i r m f u e l = 188,4   k g 13,5   k g = 13,96   k g   a r k g   c o m b u s t i v e l

Passo 2

( b )

Aplicamos:

N v N p r o d , g a s = P v P p r o d

⇒   1,2 - N W (   0,45   +   1,2   +   0,315   +   5 , 332 ) - N w = 31698   k P a 101,325   k P a

⇒ N W = 1,003 k m o l

Sabendo que :

P v = P s a t @ 25 ° C = 31698 k P a  

E se N w   k m o l   de água condensar, restarão 1,2 - N w k m o l de vapor de água nos produtos.

Então a fração de vapor de água vai ser:

N w 1,2 = 1,003 1,2   ≅ 84 %

Resposta

( a )   13,9   k g de a r / k g de combustível;

( b )   84 %

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