Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 59
Combustível propano () a 25 °C é misturado continuamente com 50% de excesso de ar a 500 °C em uma câmara de combustão à pressão atmosférica. Os produtos da combustão saem a 1.500 °C, e a vazão volumétrica do ar é de . Determine a taxa de transferência de calor nesse combustor.
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.
As massas molares de propano e ar são 44 kg / kmol e 29 kg / kmol, respectivamente (Tabela A-1).
Passo 2
A equação da combustão pode ser escrita como:
O coeficiente estequiométrico é obtido do balanço de :
Substituindo:
O volume específico de ar que entra no sistema é:
e a vazão mássica desse ar é
A proporção ar-combustível para este processo de combustão é:
A taxa de fluxo de massa do combustível é
A transferência de calor para esse processo de combustão é determinada a partir do balanço energético , aplicado na câmara de combustão com W = 0. Temos:
Passo 3
Supondo que o ar e os produtos de combustão sejam gases ideais, temos h = h (T). Das tabelas,
Substituindo:
Então, a taxa de transferência de calor para uma vazão mássica de 0,01941 kg / s para o propano se torna