Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 73
Para fornecer ar aquecido a uma casa, um forno a gás de alta eficiência queima propano gasoso () com eficiência de combustão de 96%. O combustível e os 140% de ar teórico são fornecidos à câmara de combustão a 25 °C e 100 kPa, e a combustão é completa. Como esse é um forno de alta eficiência, os gases do produto são resfriados até 25 °C e 100 kPa antes que deixem o forno. Para manter a casa na temperatura desejada, o forno deve ter uma taxa de transferência de calor de 31.650 kJ/h. Determine o volume diário da água condensada dos gases do produto.
Passo 1
Vamos assumir que:
A combustão está completa.
Os produtos de combustão contêm apenas .
As massas molares de e ar são 12 kg / kmol, 2 kg / kmol, 32 kg / kmol e 29 kg / kmol, respectivamente (Tabela A-1).
Passo 2
A equação da reação para 40% de excesso de ar (140% de ar teórico) é
onde é o coeficiente estequiométrico do ar. Contabilizamos automaticamente o excesso de ar de 40% usando o fator em vez de ath para o ar. O coeficiente e outros coeficientes devem ser determinados a partir dos balanços de massa
Balanço de carbono:
Balanço de hidrogênio:
Balanço de oxigênio:
Balanço de nitrogênio:
Resolvendo as equações acima, encontramos os coeficientes e escrevemos a equação da reação balanceada como:
A pressão parcial da água na mistura saturada do produto no ponto de orvalho é:
A fração de molde a vapor é:
Os kmoles de água condensada são determinados a partir de:
Passo 3
O balanço de energia de fluxo constante é expresso como:
Onde,
Substituindo:
As taxas de fluxo molar e de massa da água líquida são:
A taxa de fluxo do volume da água líquida é