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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 77

Os produtos de combustão de um hidrocarboneto combustível apresentam a seguinte composição:

Componente C O 2 H 2 O N 2

% em volume 12 13 75

Essa mistura escoa num trocador de calor, em regime permanente, a pressão atmosférica e com uma vazão de 0,1   k g / s . Qual é a temperatura do ponto de orvalho desta mistura? Se a mistura é resfriada até 10   ° C abaixo da temperatura do ponto de orvalho, quanto tempo será necessário para se coletar 10   k g de água condensada?

Passo 1

Oi galera, tudo bem? Vamos resolver esta questão? Vem comigo!

Temos aqui uma mistura que escoa em um trocador de calor e nos é perguntada a sua temperatura do ponto de orvalho.

Vamos tomar a água para nossa analise. Temos que:

y H 2 O = 0,13

Logo:

P H 2 O = 0,13 ⋅ 100

P H 2 O = 13   k P a

Analisando a tabela B . 1.2 , temos que a temperatura do ponto de orvalho será:

T o r v = 50,95 ° C

Passo 2

Na segunda parte do exercício nos é perguntado se essa mistura for resfriada em 10   ° C da temperatura do ponto de orvalho, qual seria o tempo necessário para se coletar 10   k g de água condensada.

A temperatura de análise no caso será:

T = 40,95 ° C

Temos que, para esta temperatura:

P g = 7,805   k P a

Logo:

y H 2 O = n H 2 O v n H 2 O v + 0,87

7,805 100 = n H 2 O v n H 2 O v + 0,87

n H 2 O v = 0,07365

A parcela de líquido será:

n H 2 O l = 0,13 - 0,07365

n H 2 O l = 0,05635

Passo 3

A massa molar da mistura será:

M t o t = 0,12 44,01 + 0,13 18,015 + 0,75 28,013

M t o t = 28,63   k g / k m o l

Sabendo que:

n ˙ t o t = m ˙ t o t M t o t

n ˙ t o t = 0,1 28,63

n ˙ t o t = 0,003493   k m o l / s

A parcela de liquido condensado será:

n ˙ l i q C o n d = 0,003493 ⋅ 0,05635

n ˙ l i q C o n d = 0,000197   k m o l / s

Podemos converter para fluxo mássico e teremos:

m ˙ l i q C o n d = 0,00197 ⋅ 18,015

m ˙ l i q C o n d = 0,00355   k g / s

Fazendo uma regra de 3 simples, teremos que para 10     k g :

t 10 k g = 10 0,00355

t 10 k g = 2816,9   s e g u n d o s

Ou:

t 10 k g = 46,95   m i n u t o s

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Resposta

T o r v = 50,95 ° C

t 10 k g = 46,95   m i n u t o s

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