Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 105
Uma mistura com uma análise em base molar de 85% de ar seco e 15% de entra em um dispositivo a 125°C; 2,1 atm e a uma velocidade de 250 m/s. Se a vazão mássica é de 1,0 kg/s, determine em MW, a taxa de exergia de entrada. Despreze os efeitos da gravidade. Efetue os cálculos
- relativos ao ambiente do Problema 13.91.
- utilizando os dados da Tabela A-26 (Modelo II).
Passo 1
Saalve rapeize, tranquilo?
Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!
Passo 2
É dado que:
O ambiente consiste de uma mistura de gás ideal tendo a análise:
Passo 3
Fazendo uma análise molar:
Passo 4
Aplicando o princípio de conservação de massa ao carbono, oxigênio e nitrogênio, respectivamente:
- Carbono:
- Oxigênio:
- Nitrogênio:
Então, a equação química balanceada é
Passo 5
A taxa de exergia é:
Da equação balanceada, temos que:
Onde
Passo 6
Da tabela de propriedades de gás ideal:
Passo 7
a) avaliando relativo a tabela do ambiente:
A equação de taxa de energia reduzida para o estado permanente é
A equação de taxa de entropia reduzida para o estado permanente é
Passo 8
Usando a equação de taxa de entropia na equação de taxa de energia:
Passo 9
O valor máximo teórico para o trabalho desenvolvido é obtido quando não temos irreversibilidades ()
Como o trabalho máximo teórico é a exergia química
Da tabela de propriedades termo químicas com e
Como sabemos:
Então, do equilíbrio de forças temos:
Para a taxa de vazão mássica de
Passo 10
b) como sabemos:
Usando o equilíbrio de energias, temos
Passo 11
Modelo I:
Da tabela de exergia químicas molares de substâncias:
Como sabemos:
Então, do equilíbrio de forças temos:
Para a taxa de vazão mássica de
Passo 12
Modelo I:
Da tabela de exergia químicas molares de substâncias:
Como sabemos:
Então, do equilíbrio de forças temos:
Para a taxa de vazão mássica de
Resposta
a)
b)