Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 104
Uma mistura de gás metano (CH4) e 150% de ar teórico entra em uma câmara de combustão a 77°F (25°C), 1 atm. Determine o fluxo de exergia total da mistura de entrada, em Btu por lbmol de metano. Ignore os efeitos de movimento e da gravidade. Efetue os cálculos
- relativos ao ambiente do Problema 13.91.
- utilizando os dados da Tabela A-26 (Modelo II).
Passo 1
Saalve, tranquilo?
Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!
Passo 2
É dado que:
Uma mistura de e de ar teórico entra em uma câmara de combustão com e .
O ambiente consiste de uma mistura de gás ideal tendo a análise:
Passo 3
Combustão completa de com a quantidade de ar teórico
3,76 mols de acompanha cada mol de no ar
Passo 4
Aplicando o princípio de conservação de massa ao carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, respectivamente:
- Carbono:
- Hidrogênio:
- Oxigênio:
- Nitrogênio:
- Carbono:
- Hidrogênio:
- Oxigênio:
- Nitrogênio:
Então, a equação química balanceada é
Passo 5
A combustão completa de com de ar teórico é:
3,76 mols de acompanha cada mol de no ar
Passo 6
Aplicando o princípio de conservação de massa ao carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, respectivamente:
Então, a equação química balanceada é
Passo 5
As frações molares da mistura de , e são:
Passo 6
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 7
Usando a equação de taxa de entropia na equação de taxa de energia:
Passo 8
O valor máximo teórico para o trabalho desenvolvido é obtido quando não temos irreversibilidades ()
Como o trabalho máximo teórico é a exergia química
Passo 9
Como sabemos:
Então, temos que:
Passo 10
Como sabemos:
Então, temos que:
Passo 11
a) avaliando relativo à tabela de componentes do ambiente:
Da tabela com e
Passo 12
b) como sabemos:
Usando o equilíbrio de energias, temos
Passo 13
Modelo I:
Da tabela de exergia químicas molares de substâncias:
Em uma base molar de
Passo 14
Modelo II:
Da tabela de exergia químicas molares de substâncias:
Em uma base molar de
Resposta
a)
b)