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Fundamentos da Termodinâmica
tadas a T0 e P0 e os produtos de combustão, nos dois casos, saem da câmara a 1800 K. Determine a relação de equivalência no caso (A) e a quantidade de argônio, x, para a mistura estequiométrica no caso (B). 15.49 Uma câmara de combustão é alimentada com propano gasoso e ar atmosférico. O combustível e o ar são injetados na câmara a 500 K e 100 kPa e os produtos de combustão são descarregados do equipamento a 1300 K e 100 kPa. A composição volumétrica dos produtos de combustão em base seca foi medida e indicou que esses gases apresentam 11,42% de CO2, 0,79% CO, 2,68% de O2 e 85,11% de N2. Nessas condições, determine a relação de equivalência e a taxa de transferência na câmara de combustão por kmol de combustível consumido. Entalpia de Combustão e Poder Calorífico 15.50 Encontre a entalpia de combustão e o poder calorífico do carbono puro. 15.51 Fenol está presente na Tabela 15.3, mas não possui o correspondente valor de entalpia de formação na Tabela A.10. Calcule a entalpia de formação do fenol. 15.52 Alguns tipos de madeira podem ser caracterizadas como C1H1,5O0,7 com um poder calorífico de 19 500 kJ/kg. Determine a entalpia de formação. 15.53 Refaça o Problema 15.36, utilizando os valores indicados na Tabela 15.3 em vez daqueles presentes na Tabela A.10. 15.54 Pentano líquido é queimado com ar seco e a análise dos produtos de combustão revelou a seguinte composição em base seca: 10,1% de CO2, 0,2% de CO, 5,9% de O2 e o restante é N2. Determine a entalpia de formação do combustível e a relação ar–combustível utilizada no processo de combustão. 15.55 Butanol obtido como derivado agrícola, C 4H10O, com massa molecular de 74,12, também chamado de biobutanol, possui um poder calorífico inferior de 33 075 kJ/kg de combustível líquido. Determine sua entalpia de formação. 15.56 Refaça o Problema 15.38, utilizando os valores indicados na Tabela 15.3 em vez daqueles presentes na Tabela A.10. 15.57 Uma biomassa úmida proveniente de uma indústria de processamento de alimentos é convertida em gás combustível de baixo poder calorífico num reator catalítico que opera em regime permanente. O gás combustível, que apresenta a seguinte composição volumétrica: 50% de metano, 45% de dióxido de carbono e
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5% de hidrogênio, é queimado nas caldeiras da indústria. Determine o poder calorífico inferior desse gás combustível por unidade de volume. Determine o poder calorífico inferior do gás combustível gerado a partir de carvão mineral descrito no Problema 15.30. Não inclua os componentes removidos pela lavagem dos gases. Numa churrasqueira, propano gasoso e ar na proporção estequiométrica são misturados e alimentados ao queimador, ambos a P0 e T0. Após a combustão, os produtos são resfriados e saem a 500 K. Quanto calor foi transferido por 1 kg de propano? Refaça o Problema 15.40 utilizando os valores indicados na Tabela 15.3 em vez daqueles presentes na Tabela A.10. A Tabela 15.3 apresenta a entalpia de combustão do propilbenzeno, C9H12, mas a Tabela A.9 não contém informações dessa substância. Determine sua massa molecular, sua entalpia de formação para a fase líquida e sua entalpia de vaporização. Considere o gás natural A descrito na Tabela 15.2. Calcule sua entalpia de combustão a 25 ºC, admitindo que a água presente nos produtos de combustão esteja na fase vapor. Refaça o problema anterior para o gás natural D utilizando os valores indicados na Tabela 15.3. Propano gasoso e ar na proporção estequiométrica são misturados e alimentados ao queimador, ambos a P0 e T0. Após a combustão, os produtos são resfriados e saem a T0. Quanto calor foi transferido por kg de propano? Uma siderúrgica apresenta excesso de gás de alto forno disponível a 250 ºC. Assim, ele pode ser utilizado para gerar vapor. A composição volumétrica desse gás é a seguinte: Comp.
CH4
H2
CO
CO2
N2
H2O
% vol.
0,1
2,4
23,3
14,4
56,4
3,4
Determine o poder calorífico inferior desse gás (em kJ/m3) a 250 °C e pressão ambiente. 15.66 Um queimador é alimentado com uma mistura gasosa de 40% n-butano e 60% metanol em massa. Sabendo que o queimador proporciona uma combustão estequiométrica com ar, determine a composição dos produtos de combustão. Calcule, também, o poder calorífico inferior da mistura combustível em kJ por kg de mistura. 15.67 Num experimento, propano e butano na proporção molar de 1:1 são queimados em fluxo contínuo em regime permanente com ar em proporção estequiométrica. Ambos combustíveis e ar são alimentados como gases a 298 K
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