Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 72

Metanol líquido (CH3OH) a 25°C, 1 atm entra em um reator isolado operando em regime permanente e queima completamente com ar entrando a 1OO°C, 1 atm. Se os produtos de combustão saem a 125º°C, determine o percentual de ar em excesso utilizado. Despreze os efeitos das energias cinética e potencial.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

Escrevendo a equação para a combustão completa de C H 3 O H com a quantidade de ar teórico

C H 3 O H + α O 2 + 3,76 N 2 → β C O 2 + γ H 2 O + δ N 2

Onde 3,76   m o l s de N 2 acompanha cada mol de O 2 no ar

Aplicando o princípio de conservação de massa ao carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, respectivamente

  • Carbono: β = 1
  • Hidrogênio: 4 = 2 γ → γ = 2
  • Oxigênio: 1 2 + α = β + γ 2 → α = 3 2
  • Nitrogênio: δ = α 3,76 = 5,64

Então, a equação química balanceada se torna

C H 3 O H + ( 3 / 2 ) O 2 + 3,76 N 2 → C O 2 + 2 H 2 O + 5,64 N 2

Deixando X ser a quantidade de ar teórico para a combustão completa

C H 3 O H + X 3 / 2 O 2 + 3,76 N 2 → C O 2 + 2 H 2 O + 5,64 X N 2 + 3 / 2 X - 1 O 2

Passo 3

Aplicando a equação de energia para a combustão completa

0 = Q ˙ c v n ˙ c o m b - W ˙ c v n ˙ c o m b + h - c o m b + 3 2 X h - O 2 + 5,64 h - f 0 + Δ h - N 2

- h - C O 2 + 2 h - C O 2 + 3 2 X - 1 h - O 2 + 5,64 X h - N 2

Para um volume de controle de transferência de calor e transferência de trabalho sendo zero

Q ˙ c v n ˙ c o m b = W ˙ c v n ˙ c o m b = 0

Onde

h - = h - f 0 + Δ h -

h - f 0 = 0  para  O 2  e  N 2

Passo 4

Simplificando e expandindo a expressão obtida

0 = h ‾ f Fuel  - h ‾ f 0 + h ‾ 1529   K - h ‾ 298   K C O 2 - 2 h ‾ f 0 + h ‾ 1529   K - h ‾ 298   K H 20 - 3 2 X h ‾ 1529   K - h ‾ 373   K O 2 - 5.64 X h ‾ 1529   K - h ‾ 373   K N 2 + 3 2 h ‾ 1529   K - h ‾ 298   K o 2

Da tabela de gás ideal

h - f ,   C O 2 = - 393520   k J / k m o l

h - f ,   H 2 O = - 241820   k J / k m o l

A temperatura de 1529   K

  • Dióxido de Carbono: h = - 72773   k J / k m o l
  • Água: h - = 59368   k J / k m o l
  • Oxigênio: h - O 2 = 9904   k J / k m o l

    • A temperatura de 298   K

  • Dióxido de Carbono: h = 9364   k J / k m o l
  • Água: h - = 9904   k J / k m o l
  • Oxigênio: h - O 2 = 8682   k J / k m o l

Passo 5

Então temos que

X = - 238810 - 393520 + 72773 - 9364 - 2 - 241820 + 59368 - 9904 + 3 / 2 50353 - 8682 5,64 48086 - 10851 + 3 / 2 50353 - 10899

∴ X = 2

Então a quantidade de ar teórico requerida para a combustão completa é

100 %  de excesso de ar

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

Ver Outros Exercícios desse livro