Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 60
O metano () é completamente queimado com a quantidade estequiométrica de ar durante um processo de combustão em regime permanente. Considerando que os reagentes e os produtos são mantidos a 25 °C e 1 atm e que a água dos produtos existe na forma líquida, determine a quantidade de calor transferida da câmara de combustão durante esse processo. Qual seria sua resposta caso a combustão fosse realizada com 100% de excesso de ar?
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.
Passo 2
O combustível é queimado completamente com a quantidade estequiométrica de ar e, portanto, os produtos contêm apenas H2O, CO2 e N2, mas sem O2 livre. Considerando 1 kmol de combustível, a equação teórica da combustão pode ser escrita como
onde ath é determinado a partir do saldo de ,
Substituindo:
A transferência de calor para este processo de combustão é determinada a partir do balanço energético, aplicado na câmara de combustão com W = 0. Temos:
como os reagentes e os produtos estão a 25ºC e o ar e os gases de combustão podem ser tratados como gases ideais.
Das tabelas:
Então,
Se a combustão for alcançada com excesso de ar a 100%, a resposta ainda será a mesma, uma vez que entraria e sairia a 25 ° C e não absorve energia.