Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 94
Em um processo de combustão, n-octano () é queimado no combustor de pressão constante de um motor de avião com 70% de excesso de ar. O ar entra nesse combustor a 600 kPa e 327 °C, o combustível líquido é injetado a 25 °C e os produtos de combustão saem a 600 kPa e 1.227 °C. Determine a geração de entropia e destruição da exergia por unidade de massa de combustível durante esse processo de combustão. Considere
Passo 1
Vamos assumir que:
A combustão está completa.
Existem condições operacionais estáveis.
O ar e os gases de combustão são gases ideais.
Mudanças nas energias cinética e potencial são insignificantes.
Sabemos que as massas molares de e ar são 114 kg/kmol e 29 kg/kmol, respectivamente (Tabela A-1).
Passo 2
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,
Passo 3
Sob condições de fluxo constante, o balanço do sistema de balanço energético aplicado na câmara de combustão com se reduz a:
Supondo que o ar e os produtos de combustão sejam gases ideais, temos h=h(T). Das tabelas,
portanto:
A geração de entropia durante esse processo é determinada a partir de:
Os valores de entropia listados nas tabelas de gás ideais são para pressão de 1 atm. Os gases do ar e do produto estão a uma pressão total de mas as entropias devem ser calculadas à pressão parcial dos componentes que é igual a , onde é a fração molar do componente i. Então,
Passo 4
Os cálculos de entropia podem ser apresentados em forma de tabela como
portanto,
A destruição da exergia é:
A geração de entropia e destruição de exergia por unidade de massa de combustível são