Prova de Combustão 2021-2 UFRJ - Engenharia Mecânica

1634 Prova Combustão 20212pdf 1 de 4 Universidade Federal do Rio de Janeiro Escola Politécnica Departamento de Engenharia Mecânica Tecnologia do Calor 20212 Prova I DECLARAÇÃO Eu DRE declaro que a resolução das questões desta prova é de minha exclusiva autoria Declaro ainda que não consultei qualquer material impresso ou eletrônico fora dos fornecidos pelo Professor da Disciplina para a resolução desta prova Data e Assinatura 1a Questão 50 pontos Uma mistura com 22 de Nitrogênio N2 cp 10416 kJkg K M 28013 kg kmol 15 de Neônio Ne cp 10308 kJkg K M 20180 kgkmol e 63 de Metano CH4 cp 22537 kJkg K M 16040 kgkmol em termos de frações mássicas A mistura está contida em um dispositivo cilindropistão equipado com uma mola linear O pistão e a mola do dispositivo foram selecionados de forma que para volumes de 02 m3 e 22 m3 a pressão no interior do cilindro é de 150kPa e 750kPa respectivamente Inicialmente a mistura encontrase a uma pressão de 150 kPa e a uma temperatura de 20oC Calor é transferido para a mistura gasosa até que a pressão no interior do cilindro alcance 300 kPa Determine a a massa de mistura contida no dispositivo em kg b a massa molecular aparente da mistura em kg kmol c a temperatura da mistura ao final do processo de fornecimento de calor e d a quantidade de calor fornecida a mistura em kJ e e a quantidade de trabalho realizada pela mistura em kJ 2a Questão 50 pontos Uma mistura gasosa com composição mássica de 784 de Etanol C2H5OH e 216 de Octano C8H18 queima em uma câmara de combustão com Ar Os reagentes encontramse a 25oC e 100 kPa Durante o processo de combustão 90 do carbono contido no combustível são convertidos em CO2 e o restante reage para formar CO Uma sonda lambda indica a presença de 270 de O2 nos produtos em base volumétrica seca Os produtos são descarregados a 72685kPa após rejeitarem 477 MW sob a forma de calor Determine a a composição da mistura gasosa em termos de frações volumétricas b a vazão mássica mínima de Ar que permitiria a combustão completa da mistura em kgs c o excesso de Ar sendo utilizado em percentual de Ar Teórico e d a vazão de mistura combustível sendo utilizada em kgs MAr 2897 kgkmol R 8314kJ kmol K p v R T 1atm1013 kPa w p dv Apêndice B 537 Tabela B12 Água saturada tabela em função da pressão Volume específico Energia interna Entalpia Entropia m3kg kJkg kJkg kJkg K Líquido Vapor Líquido Vapor Líquido Vapor Líquido Vapor Pressão Temp 0613 10 15 20 30 40 50 75 100 150 200 250 300 400 500 750 MPa kPa C sat sat sat sat sat sat sat sat sat sat sat sat sat sat sat sat 001 0206132 0206132 00080000 132358 239356 23869 2929 2486 25142 00000 8858 9578 0000169 48880 54720 23386 23935 7407 24076 25353 08596 8632 8273 0001600 64256 74427 21760 23894 7837 24600 25353 02017 8659 8726 0000612 54255 188447 23159 24448 4847 34616 25400 8120 8311 8443 0001063 45865 101884 20075 24485 1803 24445 25453 0334 82231 83775 0001004 34800 121424 22037 24152 1214 24329 25544 04276 8050 8476 0000085 28139 13779 22827 24205 13779 24237 25164 04763 7987 8950 0000106 19238 16876 22617 24035 18697 24060 25748 05745 7615 82514 0000086 14674 19179 23461 2719 23835 2958 06092 7581 81501 0001004 12993 22259 22326 244847 22591 07548 7356 80084 0000107 7649 25138 23044 24657 25138 23853 26097 0879 7766 79083 0000120 6201 27188 21992 34631 2719 23463 26182 0899 80396 78313 0000122 5229 28918 21720 24684 28921 23346 26253 09439 86247 77686 0000106 3993 31751 21595 34778 31755 2398 23647 10288 6641 76790 0000103 34042 21443 34682 34447 23954 36459 1010 65029 79399 000107 3217388 21143 2965 7346 23786 36640 10629 62344 74565 0001607 5487 19920 25405 5487 2715 27123 16407 53801 70208