Enunciado

Um tanque com volume constante contém uma mistura de 1 lbmol de gás benzeno ( C 6 H 6 ) e 60% de excesso de ar a 77 °F e 1 atm. O conteúdo do tanque é então inflamado, e todo o hidrogênio do combustível queima em H 2 O , mas apenas 92% do carbono queimam em C O 2 ; os 8% restantes formam CO. Considerando que a temperatura final do tanque é de 2.100 R, determine a quantidade de calor transferida da câmara de combustão durante esse processo.

Passo 1

Vamos assumir que:

Tanto os reagentes quanto os produtos são gases ideais.

A combustão está completa.

Passo 2

A equação de combustão teórica de C6H6 com a quantidade estequiométrica de ar é

C 6 H 6 ( g ) + a t h ( O 2 + 3.76 N 2 ) → 6 C O 2 + 3 H 2 O + 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 ,

a t h = 6 + 1.5

Então a equação de combustão real com excesso de ar de 60% se torna:

C 6 H 6 ( g )   + 12   ( O 2 + 3.76 N 2 ) → 5.52   C O 2 + 0.48   C O + 3 H 2 O + 4.74   O 2 + 45.12 N 2

A transferência de calor para este processo de combustão em volume constante é determinada a partir do 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. Reduz a

- Q s a í d a   = ∑ N P ( h ° ̄ f + h ̄ - h ° ̄ - P v ̄   ) P   -   ∑ N R ( h ° ̄ f + h ̄ - h ° ̄ - P v ̄   ) R

Como ambos os reagentes e os produtos se comportam como gases ideais, toda a energia interna e entalpias dependem apenas da temperatura, e os termos de P v _ nesta equação podem ser substituídos por R u T .

Temos:

- Q s a í d a   = ∑ N P ( h ° ̄ f + h ̄ 800 R - h ° 537 R ̄ - R u T ) P   -   ∑ N R ( h ° ̄ f + R u T ) R

Passo 3

Como os reagentes estão na temperatura de referência padrão de 77 ° F. Das tabelas,

Então,

Q s a í d a = 757,400   B t u

Resposta

Q s a í d a = 757,400   B t u

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Em um determinado processo de combustão, n-octano gasoso ( C 8 H 18 ) é queimado com 100% de excesso de ar em um queimador de pressão constante. O ar e o combustível entram nesse queimador de forma co
O produto massa-calor específico efetivo (mcv) de um calorímetro de volume constante é de 100 kJ/K. Palha de trigo (considerada um combustível alternativo) é testada no calorímetro. Dez gramas dessa p
Combustível propano ( C 3 H 8 ) a 25 °C é misturado continuamente com 50% de excesso de ar a 500 °C em uma câmara de combustão à pressão atmosférica. Os produtos da combustão saem a 1.500 °C, e a vazã
15 – 64 Reconsidere o P r o b .15 – 63 . Usando o EES (ou outro programa) investigue o efeito da quantidade de excesso de ar sobre a transferência de calor para o processo de combustão. Considere uma