Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 57
Combustível propano () é queimado com uma razão ar/combustível de 25 em um forno aquecido à pressão atmosférica. Determine a transferência de calor por quilograma de combustível queimado, considerando que a temperatura dos produtos é tal que a água líquida só começa a se formar nos produtos.
Passo 1
Vamos assumir que:
Existem condições operacionais estáveis.
Ar e gases de combustão são gases ideais.
As energias cinética e potencial são desprezíveis.
A combustão está completa.
Os reagentes estão a 25 ° C e 1 atm.
O combustível está na fase de vapor.
As massas molares de propano e ar são 44 kg / kmol e 29 kg / kmol, respectivamente (Tabela A-1).
Passo 2
A massa de ar por kmol de combustível é
O número molar de ar por kmol de combustível é então
A equação da combustão pode ser escrita como
O coeficiente para é obtido do balanço de :
Substituindo:
A fração molar de água nos produtos é
A pressão parcial do vapor de água a 1 atm de pressão total é
Quando esta mistura está na temperatura do ponto de orvalho, o vapor de água é igual à pressão de saturação. Então,
Passo 3
Obtemos propriedades a 320 K (em vez de 319,1 K) para evitar iterações nas tabelas de gás ideais. O processo de combustão térmica é determinado a partir do balanço energético, aplicado na câmara de combustão com W = 0. Reduz para
Supondo que o ar e os produtos de combustão ocorram gases, . Das tabelas,
Substituindo, temos:
Então a transferência de calor por kg de combustível é