Atividade avaliativa 10 - Turma D
7,5 kmol / s de ar são resfriados de 540 a 135^circ C. Calcule a taxa de remoção de calor necessária, utilizando os dados da tabela ao lado, contendo capacidades caloríficas médias. Assuma comportamento de gás ideal.
É necessário interpolar os valores de Cp
Tabela: Capacidade calorifica média de gases de combustão Cp(J / mol ^circ C)
Pret=1 atm
Tret=25^circ C
T ( |c|c|c|c|c|c|c|c| hline T ( $ ^circ C)$ & Ar & $O2$ & $N2$ & $H2$ & CO & $CO2$ & H20 hline 0 & 28.94 & 29,24 & 29.03 & 28,84 & 29.00 & 36.63 & H3,55 hline 25 & 29.05 & 29.39 & 29.06 & 28,84 & 29.06 & 37.15 & 33,55 hline 100 & 29.21 & 29.80 & 29.16 & 28,86 & 29,23 & 38,63 & 33,92 hline 200 & 29.45 & 30,32 & 29.32 & 28,90 & 29,47 & 40,45 & 34,34 hline 300 & 29.71 & 30.80 & 29.52 & 28,95 & 29.72 & 42.10 & 34.80 hline 400 & 29.97 & 31.24 & 29.74 & 29.03 & 29.99 & 43.59 & 35.29 hline 500 & 30,25 & 31.65 & 29.98 & 29.12 & 30.27 & 44.93 & -35.62 hline 600 & 30.53 & 32.02 & 30.24 & 29.23 & -30.56 & 46.14 & 36.36 hline 700 & 30.81 & 32.39 & 30.51 & 29.35 & 30,85 & 47.23 & 36.92 hline 800 & 31.10 & 32.71 & 30.79 & 29.48 & -31,14 & 48,20 & 37.49 hline 900 & 31.38 & 33,02 & 31.07 & 29.63 & 31.42 & 49,07 & 38.08 hline Ar H(T1 T2)=(Cp)T2(T2-Tr e f)-(Cp)T1(T1-Tr e f) CO H20
0 28.94 29,24 29.03 28,84 29.00 36.63 H3,55
25 29.05 29.39 29.06 28,84 29.06 37.15 33,55
100 29.21 29.80 29.16 28,86 29,23 38,63 33,92
200 29.45 30,32 29.32 28,90 29,47 40,45 34,34
300 29.71 30.80 29.52 28,95 29.72 42.10 34.80
400 29.97 31.24 29.74 29.03 29.99 43.59 35.29
500 30,25 31.65 29.98 29.12 30.27 44.93 -35.62
600 30.53 32.02 30.24 29.23 -30.56 46.14 36.36
700 30.81 32.39 30.51 29.35 30,85 47.23 36.92
800 31.10 32.71 30.79 29.48 -31,14 48,20 37.49
900 31.38 33,02 31.07 29.63 31.42 49,07 38.08

Passo 1

Então, o que a questão está pedindo é para calcular a taxa de remoção de calor necessária para resfriar 7,5 kmol/s de ar de 540°C para 135°C. Vamos trabalhar com a teoria de capacidade calorífica (Cₚ) de gases ideais e usar a fórmula de mudança de entalpia. Precisaremos também interpolar os valores de Cₚ da tabela fornecida para as temperaturas envolvidas.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as temperaturas que vamos usar:
  • Temperatura inicial (T₁): 540°C
  • Temperatura final (T₂): 135°C
  • Temperatura de referência (T_ref): 25°C
Essas temperaturas nos ajudarão a calcular a mudança de entalpia necessária para o processo de resfriamento.

Passo 3

Agora, vamos precisar dos valores de capacidade calorífica (Cₚ) para os componentes do ar nas temperaturas T₁ e T₂. O ar é principalmente composto por N₂, O₂ e um pouco de Ar. Usando a tabela fornecida, vamos interpolar os valores de Cₚ para 135°C e 540°C.
Por exemplo, para o N₂:
  • Entre 100°C e 200°C, interpolamos para 135°C.
  • Entre 500°C e 600°C, interpolamos para 540°C.
Fazemos o mesmo para o O₂ e o Ar.

Passo 4

Com os valores de Cₚ interpolados, aplicamos a fórmula da mudança de entalpia:
H(T1 T2) = (Cp)T2 (T2 - Tref) - (Cp)T1 (T1 - Tref)
Calculamos isso para cada componente do ar e depois somamos os resultados para obter a mudança total de entalpia por segundo.

Passo 5

Finalmente, multiplicamos a mudança de entalpia total pela taxa de fluxo molar (7,5 kmol/s) para encontrar a taxa de remoção de calor necessária.

Resposta

A taxa de remoção de calor necessária é aproximadamente 1,89 × 10⁶ kJ/s.

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