Enunciado

Octano líquido ( C 8 H 18 ) é queimado no combustor adiabático de pressão constante de um motor de avião com 40% de excesso de ar. O ar entra nesse combustor a 600 kPa e 307 °C, e o combustível é injetado no combustor a 25 °C. Estime a temperatura na qual os produtos da combustão deixam o combustor.

Passo 1

Vamos assumir que:

Existem condições operacionais estáveis.

Ar e gases de combustão são gases ideais.

Energias cinéticas e potenciais são insignificantes.

Não há interações de trabalho.

A câmara de combustão é adiabática.

Passo 2

Sob condições de fluxo constante, o balanço energético E e n t - E s a í d a = Δ E s i s t e m a aplicado na câmara de combustão com Q = W = 0, temos:

∑ N R ( h ° ̄ f + h ̄ - h ° ̄   ) R = ∑ N P ( h ° ̄ f + h ̄ - h ° ̄   ) P

uma vez que todos os reagentes estão à temperatura de referência padrão de 25 ° C. Então,

C 8 H 18 ( l ) + 1.4 a t h ( O 2 + 3.76 N 2 ) → 8 C O 2 + 9 H 2 O + 0.4 a t h O 2 + ( 1.4 ) ( 3.76 ) a t h N 2

onde a t h é o coeficiente estequiométrico e é determinado a partir do balanço de O 2 ,

1.4 a t h = 8 + 4.5 + 0.4 a t h → a t h = 12.5

Então,

C 8 H 18 ( g ) + 17.5 ( O 2 + 3.76 N 2 ) → 8 C O 2 + 9 H 2 O + 5 O 2 + 65.8 N 2

Das tabelas:

Então,

8 h ̄ C O 2 + 9 h ̄ H 2 O + 5 h ̄ O 2 + 65.8 h ̄ N 2 = 6,548,788   k J

Passo 3

À 2100K:

8 h ̄ C O 2 + 9 h ̄ H 2 O + 5 h ̄ O 2 + 65.8 h ̄ N 2 = 6,504,706   k J   ( M e n o r   q u e   6,548,788   k J )

À 2150K:

8 h ̄ C O 2 + 9 h ̄ H 2 O + 5 h ̄ O 2 + 65.8 h ̄ N 2 = 6,680,890   k J   ( M a i o r   q u e   6,548,788   k J )

Por interpolação:

T P = 2113   K   = 1840 ° C

Resposta

T P = 2113   K   = 1840 ° C

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