Gás propano entra em um trocador de calor adiabático contínuo a 40^circ C e 250 kPa e sai a 240^circ C. Vapor de água superaquecido a 300^circ C e 5,0 bar entra no trocador escoando de forma contracorrente ao propano, e sai como líquido saturado na mesma pressão.
Calcule os valores das entalpias específicas rotuladas na seguinte tabela de entalpias de entrada saída para este processo.
Referências: H2 O(1,0,01^circ C), C3 H8(g, 40^circ C)
Espécie n entrada H entrada n saída í H saída í
C3 H8 100 mol Ha(kJ / mol) 100 mol Hc(kJ / mol)
H2 O mw(kg) Hb(kJ / kg) mw(kg) Hd(kJ / kg)

Passo 1

Beleza, o enunciado é o seguinte: temos um trocador de calor adiabático (sem perdas de calor para o ambiente) com escoamento contracorrente. De um lado entra propano gasoso a 40 °C e 250 kPa (100 mol) e sai a 240 °C; do outro lado entra vapor de água superaquecido a 300 °C e 5 bar, sai como líquido saturado (mesma pressão).
Conteúdo envolvido: balanço de energia para sistemas abertos e entalpia específica. Vamos usar tabelas de vapor para a água e aproximar a variação de entalpia do propano via calor específico .
O que precisamos:
  1. Referências de entalpia ( no propano gasoso a 40 °C e na água líquida a 0,01 °C).
  2. Calor específico médio do propano gasoso.
  3. Dados das tabelas: entalpia de vapor superaquecido e entalpia de líquido saturado da água a 5 bar.

Passo 2

Entalpia de referência do propano na entrada ( Ha = 0;kJ/mol ):
Como o enunciado define a referência em propano gasoso a 40 °C, por construção

Passo 3

Entalpia do propano na saída ( De), a 240 °C e 250 kPa:
Vamos supor um calor específico constante médio Hc = +14,72;kJ/mol . A variação de entalpia é
Como a referência é zero a 40 °C,

Passo 4

Entalpia da água na entrada ( Hb approx 3078;kJ/kg ), vapor superaquecido a 300 °C e 5 bar:
Consultando a tabela de vapor superaquecido:

Passo 5

Entalpia da água na saída ( Hd = hf = 640,1;kJ/kg ), líquido saturado a 5 bar:
Da tabela de líquido saturado a 5 bar (temperatura de saturação ≈151,8 °C):

Resposta

Preenchendo a tabela pedida:
Espécie í í
C₃H₈ 100 mol 100 mol
H₂O (kg) (kg)

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