Análise de desempenho de combustível composto por metano e propano em diferentes ciclos termodinâmicos

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO (UFPE)

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS (CTG)
DEPARTAMENTO DE ENERGIA NUCLEAR (DEN)

CURSO: ENGENHARIA DE ENERGIA
DISCIPLINA: COMBUSTÃO E MÁQUINAS TÉRMICAS CÓDIGO:EN239
CRÉDITOS: 04 CARGA HORÁRIA: 60 HORAS/AULA
PERÍODO: 1O SEMESTRE / 2014
PROFESSOR: André Felippe Vieira da Cunha

Análise de desempenho de combustível composto por metano e propano em diferentes ciclos termodinâmicos

ALUNOS:

Trabalho

Faça uma mistura de pelo menos 2 elementos combustíveis diferentes, em proporções de sua escolha (por exemplo: 60% C2H2 + 40% H2S). Desenvolva as seguintes atividades:

(a) Considerando que esta mistura combustível à 25 oC (~298 K) seja queimado com 30% de excesso de ar, calcule a quantidade que este combustível libera na sua queima com os gases de exaustão saindo a uma temperatura de 77 oC (~350 K) por kg de combustível queimado (Aplique o conceito de entalpia de formação)

RESOLUÇÃO:

O combustível utilizado nas análises seguintes será composto por uma fração percentual de 70% de metano (CH4) e 30% de propano (C3H8).

O balanceamento da reação de combustão será tal como mostrado abaixo:

(0,7 CH4 + 0,3 C3 H8) + 1,3 a (O2 + 3,76 N2) x CO2 + y H2O + 0.3 a O2 + z N2

C:
H:
O:
N:

(0,7 CH4 + 0,3 C3 H8) + 3,77 (O2 + 3,76 N2) 1,6 CO2 + 2,6 H2O + 0,87 O2 + 14,18 N2

Considerando que a combustão se dá em uma caldeira, a partir da primeira lei da termodinâmica temos que (Caldeira, Wvc = 0):

Qvc + HR = Wvc + HP = HP

Com isso, o calor na reação de combustão será dado por:

Qvc = HP – HR (1)

HR = ΣnR ∙ (hºfR) – Entalpia dos reagentes (na condição padrão, ΔhR=0)
HP = ΣnP ∙ (hºfP + ΔhP) – Entalpia dos produtos
Qvc – Calor da reação
Wvc­ – Trabalho realizado na reação

Os valores correspondentes à HP e HR na equação (1) serão: HP =