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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 123

Um motor a diesel com volume de   4,0   L e rotacao de 2.500   r p m opera a uma razao a r / c o m b u s t i v e l de 18   k g de ar por quilo de combustível. O motor utiliza óleo diesel leve que contem 750   p p m (partes por milhão) de enxofre por unidade de massa. Todo esse enxofre e expelido para o meio ambiente, onde e convertido em acido sulfuroso ( H 2 S O 3 ). Considerando que o fluxo de ar entrando no motor corresponde a 336   k g / h , determine o fluxo de massa de enxofre na descarga. Determine também o fluxo de massa de acido sulfuroso adicionado ao meio ambiente observando que, para cada   k m o l de enxofre na descarga, um k m o l de acido sulfuroso e adicionado ao meio ambiente.

Passo 1

Primeiramente temos que assumir que todos enxofre vai ser expelido do motor.

Assumiremos também que um k m o l de enxofre ano motor, será k m o l de ácido sulfúrico no meio ambiente.

Propriedades: massa molar do enxofre 32   k g / k m o l .

Assumindo estas condições e levando em consideração nossas propriedades, primeiramente iremos determinar o fluxo de massa do combustível.

Após determinarmos o fluxo de massa do combustível vamos determinar o fluxo de massa do enxofre e por final poderemos fazer o calculo do fluxo de massa do ácido sulfúrico.

Passo 2

Determinando o fluxo de massa do combustível:

m ˙ d i e s e l = m ˙ a r A F

m ˙ d i e s e l = 336   k g   a r h 18     k g   a r k g   d i e s e l

m ˙ d i e s e l = 18,67   k g   d i e s e l h

Certo, agora iremos multiplicar a quantidade de enxofre que o motor expele por unidade de massa de combustível pelo fluxo de massa do combustível, assim teremos o fluxo de massa do enxofre:

m ˙ e x o f r e = 750 ∙ 10 - 6 ∙ m ˙ d i e s e l

m ˙ e x o f r e = 0,014   k g / h

Passo 3

Para determinarmos o fluxo de massa do ácido sulfúrico teremos que utilizar a razão da massa do ácido sulfúrico com o enxofre multiplicado pelo fluxo de enxofre.

Ficara mais claro quando você enchergar as unidades se anulando, pois a unidade de massa do enxofre ira se anular com a unidade de massa do enxofre do fluxo de massa tempo apenas unidade de massa de ácido por tempo.

m ˙ H 2 S O 3 = M H s S O 3 M e n x o f r e ∙ m ˙ e n x o f r e

m ˙ H 2 S O 3 = 2 ∙ 1 + 32 + 3 ∙ 16 32 ∙ 0,014

m ˙ H 2 S O 3 = 0,036   k g / h

Resposta

m ˙ e x o f r e = 0,014   k g / h

m ˙ H 2 S O 3 = 0,036   k g / h

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