(50 pontos) Para a reação:
Considere que
de
a
são alimentados em um reator com
de
disponível a
, sendo a amônia completamente consumida. Se os produtos efluentes do reator são liberados à temperatura de
, calcule o efeito térmico, isto é, o
, associado ao reator. Considere que o reator é mantido à pressão de 1 bar.
Dados adicionais:
Propriedades termoquímicas dos compostos a
:
Fórmula
Composto
Amônia
Oxigênio
0,00
Monóxido de nitrogênio
90,37
Água
Dados de capacidade calorífica:
Composto
35,15
2,954
0,4421
29,10
1,158
1,311
29,50
0,8188
0,3652
33,46
0,6880
0,7604
(*) Parâmetros válidos para
, onde
| Fórmula | Composto |
|
|
|
Amônia |
|
|
|
Oxigênio | 0,00 |
|
|
Monóxido de nitrogênio | 90,37 |
|
|
Água |
|
| Composto |
|
|
|
|
|
|
|
35,15 | 2,954 | 0,4421 |
|
|
|
|
29,10 | 1,158 |
|
1,311 |
|
|
|
29,50 | 0,8188 |
|
0,3652 |
|
|
|
33,46 | 0,6880 | 0,7604 |
|
|
Passo 1
O enunciado trata da reação
com alimentação de
kmol/h de
a
e
kmol/h de
a
. A amônia é completamente consumida e saem
kmol/h de
,
kmol/h de
e
kmol/h de
não reagido, todos a
. Precisamos calcular
em
, levando em conta entalpias de formação a
e variações sensíveis
entre
e as temperaturas de entrada ou saída.
Passo 2
Determinar as vazões molares de reagentes e produtos: como entram
kmol/h de
e a estequiometria pede
mol de
por reação, o avanço é
Logo reagem
kmol/h de
, sobrando
kmol/h. Saem
(todas em
).
Passo 3
A entalpia de fluxo de cada corrente é
onde
com
e os coeficientes
obtidos das tabelas (convertendo as colunas “
” em
, etc.). Calculamos
por
Passo 4
Cálculo de
:
Logo
Portanto
Passo 5
Cálculo de
:
Somando,
Passo 6
Efeito térmico do reator: