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Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 57

Um tanque rígido contém inicialmente uma mistura gasosa a 25 . 1 atm, con uma análise molar de 20 % de etano C 2 H 6 e 80% de oxigênio O 2 . A mistura inicial contém um kmol de etano. A combustāo conpleta ocorre, cos produtos sāo resfriados até 25 ∘ C . Determine a temperaturas da chama adiabática

Passo 1

E aí pessoal temos os dados: Combustível a 25∘ C, 1 atm entra em um reator e borbulha completamente com x por cento de excesso de ar entrando a 25∘ C. Para o volume de controle mostrado na figura anexa Q vv  ˙ = w ˙ c v = 0 e os efeitos da energia cinética e potencial são insignificantes. Para encontrar a temperatura da chama adiabática.

∑ p   n e h - e = ∑ R   n i h - i (1)

Ao usar 1T, as entalpias são avaliadas diretamente nas respectivas tuas temperaturas de entrada e saída. Ao usar os dados da tabela, Eq (1) assume a forma

∑ p   n e h - f 0 + Δ h - e = ∑ R   n i h - f 0 + Δ h - i

Ou ∑ p   n e ( Δ h - ) e = ∑ R   n i ( Δ h - ) i + ∑ R   n i H - f i - ∑ p   n e h - f e ∘ (2)

Passo 2

O combustível é C: Para combustão completa com x por cento de excesso de ar

c + ( 1 + x / 100 ) O 2 + 3.76 N 2 → C O 2 + ( x / 100 ) O 2 + ( 1 + x / 100 ) ( 3.76 ) N 2

h - C O T 3 - h - C n ( 29 B ) + ( X / 100 ) ħ 0 2 T 3 - ħ 0 2 ( 298 ) + + ( 1 + x / 100 ) ( 3.7 b ) ħ N 2 T 3 - ħ N 2 ( 298 )

Para x = 100%; podemos resolver iterativamente usando dados da tabela para obter T3 = 1506 K.

Combustível é h2

H 2 + 1 2 ( 1 + x / 100 ) 0 2 + 3.76 N 2 → 4 2 0 + x 200 O 2 + 1 2 ( 1 + x / 100 ) ( 3.76 ) N 2

E h - T 3 - h - ( 298 ) H 2 0 + x 200 h - T 3 - h - ( 2,58 ) 0 2 + 1 2 ( 1 + 4 / 100 ) ( 3.76 ) h - T 3 - ħ ( 2 Ω 8 ) N 2 = - h - f 0 H 2 O ( g )

Passo 3

Para x = 100 % , temos T 3 = 1647 k

Óleo é C 8 H 18

C 8 H 18 + 12.5 1 + x 100 l 2 + 3.76 N 2 → B C O 2 + 94 2 O + 12.5 x 100 O 2 + 12.5 1 + x 100 ( 3.76 ) N 2

8 h T 3 - h - ( 2 a 8 ) C O 2 + 9 h T 3 - h - ( 29 γ ) H 2 0 + 12.5 x 100 T T 3 - h - ( 258 ) 0 2

+ 12.5 1 + x 100 ( 3.16 ) h - T 3 - h - ( 298 ) N 2 = h - f ∘ c 8 h 18 ( l ) - ε T f C O 2 2 - a h - f 0 H 2 O ( g )

Resolvendo para x = 100 % ; T 3 = 1507 K

T = 25 + 273.15 / / K X = 1 P C T = x * 100

Part (a)

0 = - h C O 2 3 3 - x * h O 2 3 - ( 1 + x ) * 3.76 * h N 2 - 3 hCO2_3 = h_T("CO2",Tp)hO2_3 = h_T("O2", Tp)hN2_3 = h_T("N2", Tp)

Resultados para x = 100 % : T p = 1507 K

Part(b)

0 = - h H 20 - 3 - ( x / 2 ) * h O 2 - 3 - ( ( 1 + x ) / 2 ) * 3.76 * h N 2 - 3

hH2O_3 = h_T("H2O",Tp)

hO2_3 = h_T("O2",Tp)

hN2_3 = h_T("N2",Tp)

Result ado  para  x = 100 % : T p = 1647 K (b)

Part(c)

0 = h C 8 H 18 - 1 - 8 * h C O 2 - 3 - 9 * h H 2 O - 3 - 12.5 * x * h O 2 3 - 12.5 ⋆ ( 1 + x ) * 3.76 h N 2 - 3

hC8H18_1 = - 249910 // Table A-25hCO2_3= h_T("CO2",Tp) h H 2 O - 3 = h - T   ' ' H 2 O ' ' , T p

hO2_3 = h_T("O2",Tp)hN2_3 = h_T("N2",Tp)

Result ado  para  x = 100 % : T p = 1507 K  part(c)

O excesso de ar leva a mais O2 e N2 nos produtos, diminuindo assim a teuperatura da chama adiabática, como esperado.

Resposta

T p = 1507 K  part(c)

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