Propano gasoso é queimado com 40% de excesso de ar à pressão atmosférica. As temperaturas de entrada do combustível e do ar são 25°C. A vazão mássica de combustível é 0.05 kg/min. Os produtos de combustão deixam a câmara de combustão com temperatura de 1500 K. Considere combustão completa. Determine:
(i) a razão ar combustível.
(ii) a temperatura do ponto de orvalho dos produtos.
(iii) a taxa de transferência de calor na câmara de combustão.
(i) a razão ar combustível.
(ii) a temperatura do ponto de orvalho dos produtos.
(iii) a taxa de transferência de calor na câmara de combustão.
Passo 1
O enunciado trata da combustão completa de
com
de excesso de ar, fluxo mássico de combustível
, temperaturas de entrada
(ou
) e temperatura dos gases de saída
. Vamos precisar de
. Estequiometria da reação para calcular a razão ar/combustível (massas).
. Composição dos gases de combustão para achar a pressão parcial de vapor d\textquotesingle{}água e determinar o ponto de orvalho.
. Balanço de energia (entalpia de combustão, Cp médio) para obter a taxa de calor transferido.
Passo 2
Escrevendo a reação estequiométrica e incluindo
de excesso de ar:
Ar seco fornece
.
- Para
mol de , ar estequiométrico mol de ar. - Com
de excesso, ar real mol de ar.
Massa molar do are do combustível .
Passo 3
Composição dos produtos por mol de
:
Total
mol. A fração molar de
é
Pressão total
.
Procurando na tabela de vapor d\textquotesingle{}água, corresponde a
.
Procurando na tabela de vapor d\textquotesingle{}água,
Passo 4
Balanço de energia por segundo (todas entalpias referenciadas a
):
Valores usados:
,
,
,
.
Resposta
(i)
(ii)
(iii)
(ii)
(iii)