15 – 63 O gás octano ( C 8 H 18 ) a   25   ° C é queimado continuamente com 80 % de excesso de ar a 25   ° C , 1   a t m e 40 % de umidade relativa. Considerando que a combustão é completa e que os produtos saem da câmara de combustão a 1.000   K , determine a quantidade de calor transferida desse processo por unidade de massa do octano.

(a) a equação balanceada da combustão,

(b) a temperatura de orvalho dos produtos, em ° C , para uma pressão de produto de 100   k P a ,

(c) a transferência de calor para o processo, em k J , depois que 2,5 k g de combustível são queimados e os reagentes e os produtos estão a 25   ° C com a água nos produtos restantes de um gás, e

(d) a umidade relativa do ar atmosférico, considerando que o ar atmosférico está a 25   ° C e 100   k P a e os produtos são encontrados para conter 9,57   k m o l de vapor de água por   k m o l de combustível queimado.

Respostas: ( b )   50,5   ° C ;   ( c )   105,5   M J ;   ( d )   59,9 %

Passo 1

Considerando 1   k m o l   d e   C 8 H 18 , a equação de combustão pode ser escrita como:

Pelo balanço de O 2   ,   o coeficiente estequiométrico a t h pode ser achado:

Reescrevendo:

Passo 2

A pressão parcial de vapor de água na entrada:

Assumindo o comportamento ideal dos gases, o número de mols de umidade que acompanha 107,1   k m o l de ar seco recebido é determinado como:

Adicionando 1 , 36 k m o l de H 2 O :

Aplicando os princípios:

Acha-se:

Os dados são:

Aplicando a expressão de – Q o u t :

Finalizando:

Resposta

q = 22260 k J k g C 8 H 8

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