Calcule a temperatura máxima de chama quando metano é queimado a pressão constante com a quantidade de ar teórica, tendo uma temperatura inicial de 25C. Suponha que 80% do metano reagem. (R: T=1763,4 K)
Passo 1
O enunciado pede a temperatura máxima de chama (adiabática, pressão constante) quando o metano queima com ar teórico, a partir de 25,^circC, mas supondo que apenas 80% do metano reaja. O conteúdo aqui é balanço de entalpia em processo adiabático e a pressão constante, usando integrais de capacidade térmica (Cp(T)). Vamos precisar: composição estequiométrica do ar, cálculo dos mols de cada espécie após reação parcial, calor de reação disponível e montagem do balanço
Passo 2
Escolhemos base de 1 mol de metano inicial. Para reação estequiométrica completa usaríamos 2 mol de O2, e o ar comercial contém N2 em razão molar 3,76, logo ar teórico:
Com 80% de conversão do metano (nCH4,,reagido=0,8 mol), formam-se 0,8 mol de CO2 e 2 times 0,8 = 1,6 mol de H2O. Sobra 0,2 mol de CH4 e 2 - 1,6 = 0,4 mol de O2, além dos 7,52 mol de N2 inertes. Assim, no produto temos:
Em processo adiabático e pressão constante, o calor liberado pela reação aquece as espécies desde T0=298,K até a temperatura final T. O calor de reação disponível é