Gás metano C 2 H 4 a 25 ∘ C , 1   a t m , Entra E m um geracior de vapor operando em regime permancnte. O metAno queima completamente com 140 % de ar teóricu entrando a 127 ∘ C , 1 atm. Os produtos de combustāo sacm a 500 K , 1   a t m . Em um fiuxo separado, água liquida saturada enira a 8 MPa e sai como vapor superaquecido a 480 ∘ C com queda de pressta jesprezivel. Se a vazào mássica é de 3.7 . 10 5   k g / h , Ddeterminar a transferência de calor da embarcação por kmol de C2H4, e a pressão final em atm.

Passo 1

Um vaso fechado e rígido contém uma mistura gasosa a 25∘ é, latm com a análise molar {25% C2 H4,75% O2}. A mistura queima completamente e os produtos são resfriados a 500K. A Combustão completa de C2 H4 com o amovmt teórico de O2 é cortada por

C 2 H 4 + 3 O 2 → 2 C O 2 + 2 H 2 O (1)

Passo 2

Para estes ingredientes em uma base molar: C2H4: 25%, 02: 75%. Curiosamente, pode-se concluir que não há excesso de O2, e que a reação sofrida pelo sistema é descrita por Eq (1).

O balanço da energia reduz para Δ τ = Q - w ∘ ou Q = Δ v = v 2 ⋅ v 1

Quando expresso por mol de c 2 H 4

Q n Q H u = v 2 - v 1 n C 2 H Y = 2 u - 10 2 + 2 u - H 2 0 ( q ) 2 - u - c 2 H 4 + 3 u - 0 2 (2)

Para um gás ideal u ( T ) = h ( τ ) - R - T , eq 2 se torna

Q 2 n c 2 H 4 = 2 h - c O 2 T 2 - R - T 2 + 2 h - H 1 O T 2 - R ^ T 2 -   h - C 2 M T 1 - R - T 1 + 3 h - O 2 T 1 - R - T 1 = 2 h - c 2 T 1 + 2 h - m 0 T 2 - h - τ 2 H 4 T 1 - - 3 h - o 2 T 1 - 4 R - T 2 + 4 R - T 1

Ou com h - = h - f ∙ + Δ h -

Passo 3

Q n 2 H 4 = 2 T f 0 + h - ( 50 v ) - h - ( 29 t ) C O 2   + 2 h - f 0 + h - ( 500 ) - h - ( 29 t ) H L 0 - h f 0 Q 2 H y - 3 h - 0 0 2 - 4 R → T 2 - T 1

Com dados do gás ideal Q n C4H 4   = 2 [ - 393,520 + 17,678 - 9,364 ] +   2 [ - 2 × 1,820 + 10,828 - 9,904 ] - ( 52,280 ) - 4 ( 8314 ) [ 500 - 298 ]

= - 770412 - 469792 - 52,88 - 6718

= - 1,2999,202 k J / k m o l C 2 H 4

Usando a equação de estado do gás ideal

P R = n R R - T R V P P = n p R - T p V P p P R = n P T P n R T R = 4 4 500 k 298 k = 1.68

P R = 1.68 a t m .

Resposta

P R = 1.68 a t m .

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