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Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 47

Metano C H 4 a 25 ∘ C , 1 atm, entra c m uma fornalha que opera c m regime permanenie c queima completamente com 140 % de ar teórico, que entra a 4 % I K , I atm. Os produtos de combustão saem a 700   K , 1   a t m . Os efeitos das energias cinética c potencial sāo despreziveis. Se a taxas de transferência de calor da fornalha para a vizinhança for de 400   k W , determine a transformação de calor em Btu.

Passo 1

Um tanque rígido contém internamente CH4 e O2 em uma condição conhecida. Uma bateria de energia se reduz para dar Q = △ τ Para avaliar Δτ a temperatura final é necessária. Usando os gases ideais, ação de estado

P R = n R R - T R V , P P = n p R - T p V ⇒ P P P R = h P n R T P T R ⇒ P P P R = T P T R

Em que n R = 16.04 16.04 + 96 32 = 1 + 3 = 4 e para combustão completa

C H 4 + 3 O 2 → C O 2 + 2 H 2 O + O 2 ⇒ n p = 1 + 2 + i = 4

Consequentemente T P = 3.352 1 ( 537 % ) = 1800 ∘ R

Passo 2

Então Q = r p - v R

Q = u - 10 2 + 2 U - 14 2 0 + u - 0 2 p - u - C H 4 + 3 u - 02 R

Com u - = h - - R - T

Q = h - C θ 2 - R - T P τ 2 h - H H C - R - T P + h - O 2 - R - T p ρ ⋅ h - c H 4 ¯ - R - T R + 3 h - 0 2 - R - T R R

= h - C O 2 + 2 h - H 10 + h - o 2 P - h - C H 4 + 3 h - θ 2 J R + 4 R - T R - T P

Então usando h - = n - f 0 + Δ h -

Q = h - f 0 + Δ n - c 2 + 2 n - f 0 + Δ n - H 2 0 + [ Δ h - ] o 2 P   - h → f ∘ C H 4 R + 4 R - T R - T p

Com dados do gás ideal

Q = - 169,300 + 18392 - 4028 + 2 - 104,040 + 15433 - 4258 + 13486 - 3725 - - 32,40 + 4 1.486 537 - 1800

= - 154,936 - 185,730 + 9761 + 32,210 - 10,033

= - 308,728  Btu

Resposta

= - 308,728  Btu

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