Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 50
Vapor de água () a uma vazão de é aquecido de até durante um processo em regime permanente a . Determine a taxa de fornecimento de calor necessária durante esse processo, considerando que (a) parte do se dissocia em e e (b) nenhuma dissociação ocorre.
Passo 1
Vamos lá galera! O vapor de água é aquecido durante um processo de fluxo constante. A taxa de fornecimento de calor para uma temperatura de saída especificada deve ser determinada para dois casos. (a) Assumindo alguns dissociados de H2O em H2, O2 e O, a equação de dissociação pode ser escrita como:
Balanços de massa para a produção de hidrogênio e oxigênio,
Passo 2
Os balanços de massa nos fornecem apenas duas equações com quatro incógnitas, e assim precisamos ter mais duas equações (a serem obtidas a partir das relações KP) para determinar a composição de equilíbrio da mistura. Elas são,
A constante de equilíbrio para estas duas reacções a 2400 K é determinada a partir da Tabela A-28 para ser
As relações para estas três reacções simultâneas são,
Onde,
Passo 3
Substituindo,
Resolvendo Eqs. (1), (2), (3), e (4) simultaneamente para os quatro rendimentos desconhecidos x, y, z, e w,
Assim, a equação equilibrada para a reação de dissociação é,
A transferência de calor para este processo de dissociação é determinada a partir do balanço energético de fluxo constante com ,
Assumindo que o O2 e O são gases ideais, temos A partir das tabelas,
Passo 4
A substituir,
A taxa de fluxo de massa de H2O pode ser expressa em termos dos números de toupeiras como,
Assim,
Passo 5
Que item grande hein? Vamo continuar: (b) Se não houver dissociação, o processo não envolve reacções químicas e a transferência de calor pode ser determinada a partir do balanço energético de fluxo constante para sistemas que não reajam:
