A energia necessária para vaporizar o fluido de trabalho que passa através de uma caldeira de uma usina termoelétrica a vapor é fornecida pela combustão completa do metano com 110 % de ar teórico. 0 combustivel c o ar entram c m fluxos separados a 25 ∘ C , I atm. Os produtos de combustūo saem da chaminé a 150 ∘ C , 1 atm. Esboce a vazão mássica do combustível necessária, em k g / h por MW de potência desenvolvida pcla planta versus a eficiência térmica da planta, η . Considere η na faixa de 30 % a 40 % . Os efeitos das energias cinética e potencial são desprezíveis.

Passo 1

O combustível reage completamente com o ar. Os reagentes e produtos são, cada um, tornos e temperaturas T.

Para   c ‾ p = 4.52 + 7.37 ( T / 1000 ) 8 t u ⁡ / 16   m o l ⋅ ∘ 2 , T   m ∘ R

A combustão completa de C3H8 com a quantidade teórica de ar é descrita por

C H 4 + 2 O 2 + 7.52 N 2 → C O 2 + 2 H 2 O 4 + 7.52 N 2

Passo 2

A entalpia da combustão é

h - R P = h - C O 2 + 2 h - H 2 O g - h - C H 4 - 2 h - σ 2

= h - f 0 + h - ( τ ) - h - s - 37 C O 2 + + 2 h - p 0 + h - ( T ) - τ ( 537 ) H 2 O ( g ) - h ~ f + Δ h - C H 4 - 2 h - f + h - ( τ ) - h - ( 2 a ε ) N 2

= h - f 0 c o 2 + 2 h - 0 H 2 0 ( g ) - h → ∘ c H y + [ h ( τ ) - h - ( 537 ) ] c o 2 +   + 2 [ h - ( T ) - h - ( 537 ) ] H 2 0 ( g )

- ( Δ h - ) C H 4 - 2 ( h - ( τ ) - h - ( 298 ) ] O 2 (1)

( Δ h - ) CH4  = ∫ 537 ∘ R T   4.52 + 7.37 T 1000 d T   = 4.52 [ T - 537 ] + 7.37 2 T 2 - ( 577 ) 2 1000 (2)

Calculo simplificado T = 900 ∘ R S O O ∘ F . Com dados da tabela de gás ideal A 23 e h f 0 C H 4   da tabela A25 E

h ⏜ R P = { ( - 169,300 ) + 2 ( - 104,040 ) - ( - 32,210 ) } + [ 7598 - 4028 ] + 2 [ 7231 - 4258 ]

- 4.52 [ 900.537 ] + 7.37 2 900 2 - 537 2 1000 - 2 [ 6338 - 3725 ]

= - 344,446  Btu  /  lbmol (fuel)

Passo 3

Os dados para a parcela necessária são obtidos usando TI, da seguinte forma:

T = 900 / /   ∘ R h C O 2 = h T   ' ' C O 2 ' ' , T h H 2 O = h T   ' H 2 O ' ' , T h C H 4 = - 32210 + 4.52 ⋆ ( T - 537 ) + ( 7.37 / 2000 ) *   T ∧ 2 - 537 ∧ 2 h O 2 = h - T " O 2 n ,   T

- h R P = h C O 2 + 2 * h H 2 O - h C H 4 - 2 ⋆ h O 2

Resultados IT para T = 900 ∘ F

- h R P = 3.442 × 10 5  Btu  /  Ibmol(fuel)

Observe que hRp varia apenas ligeiramente com a temperatura no intervalo mostrado.

Os resultados seriam ligeiramente diferentes se a variação de cp com a temperatura fosse considerada. IT inclui uma função para C3H8 que é responsável por tal variação.

Resposta

- h R P = 3.442 × 10 5  Btu  /   Ibmol ( combust í vel  )

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