Octano líquido () a 25 °C e 1 atm entra a uma vazão de 0,25 kg/min em uma câmara de combustão que opera em regime permanente. Ele é queimado com 50% de excesso de ar, que também entra na câmara a 25 °C e 1 atm. Após a combustão, os produtos são resfriados até 25 °C. Considerando uma combustão completa, na qual todo o dos produtos está na forma líquida,

determine:

1. a taxa de transferência de calor da câmara de combustão
2. a taxa de geração de entropia
3. a taxa de destruição de exergia. Considere que e que os produtos saem da câmara de combustão a 1 atm de pressão.

Na letra a:

O combustível é queimado completamente com o excesso de ar e, portanto, os produtos contêm apenas e um pouco de livre. Considerando 1 kmol , a equação de combustão pode ser escrita como

onde é o coeficiente estequiométrico e é determinado a partir do balanço de ,

Então,

Sob condições de fluxo constante, o balanço energético aplicado na câmara de combustão com W = 0, temos:

uma vez que todos os reagentes estão a 25 ° C. Supondo que o ar e os produtos de combustão sejam gases ideais, temos h=h(T). Das tabelas,

Substituindo:

O é queimado a uma taxa de 0,25 kg / min ou

Então,

A transferência de calor para esse processo também é equivalente à entalpia de combustão do líquido , que pode ser facilmente determinado na tabela A-27 como

(b) A geração de entropia durante esse processo é determinada a partir de

O C8H18 está a 25 ° C e 1 atm e, portanto, sua entropia absoluta é . Os valores de entropia listados nas tabelas de gás ideais são para pressão de 1 atm. O ar e os gases do produto estão a uma pressão total de 1 atm, mas as entropias devem ser calculadas à pressão parcial dos componentes que é igual a , onde é a fração molar do componente i. Além disso

Os cálculos de entropia podem ser apresentados em forma de tabela como:

Portanto:

Na c, a taxa de destruição de exergia associada a esse processo é determinada a partir de