Prova de Combustão - UFRJ - Tecnologia do Calor 2021

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 kJkgK M 28013 kg kmol 15 de Neônio Ne cp 10308 kJkgK M 20180 kgkmol e 63 de Metano CH4 cp 22537 kJkgK 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 150 kPa e 750 kPa 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 molar 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 72685 kPa 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 kg s c o excesso de Ar sendo utilizado em percentual de Ar Teórico e d a vazão de mistura combustível sendo utilizada em kgs 537 Apêndice B Tabela B12 Água saturada tabela em função da pressão Volume específico Energia interna Entalpia Entropia m³kg kJkg kJkg kJkgK Pressão Temp Líquido Vapor Líquido Vapor Líquido Vapor Líquido Vapor kPa C sat nat sat nat Evap sat Evap sat Evap sat Evap sat Evap vap 0611 001 0000010 206132 020 23753 23753 000 25013 25013 00009 91562 91562 0611 601 0000100 129208 2403 23556 23869 2929 24962 25142 00099 8897 8976 15 1303 0001000 67890 5470 23366 23995 5470 2470 25235 00156 8632 88278 20 1750 0010000 54725 7347 23160 23969 7347 2460 25335 00270 8462 8726 25 2108 0010000 54254 8847 23159 23844 8847 2461 25400 00280 8331 86431 30 2408 0010000 45865 10184 23075 23885 10184 24445 25435 00345 8223 85373 40 2896 0010004 34800 12144 22937 24125 12144 24392 25544 00436 8052 8476 50 3289 0010000 28139 13779 22827 24205 13779 24237 25614 00473 7987 89950 75 4009 0010000 19238 16679 22617 24305 16679 24600 25748 005763 7651 82514 180 4581 0000050 14674 19179 23641 24379 19181 23992 25846 00692 75801 81501 150 5397 0000014 10022 22590 22262 24487 22591 23715 25991 07548 7236 80084 200 6006 0000017 7649 25138 23044 24657 25138 23583 26097 08819 7076 79885 250 6497 0000020 6201 27188 21993 24631 27188 23463 26182 08890 69336 73813 300 6910 0000122 5229 29818 21724 24684 29821 23341 26253 09439 68247 71686 400 7587 0000106 3993 31751 21959 24778 31785 23392 26367 10828 66441 76700 500 8133 0000130 3240 34042 21434 24683 34047 23854 26459 10010 65029 79999 750 9177 0001037 2217 34820 21143 29567 35436 23768 26630 10292 62434 74566 MPa 0100 9967 0001043 16940 41733 20887 25061 41744 22580 26753 13025 60568 73959 0125 10599 0001048 13399 44616 20693 25135 44460 22411 26851 13739 59104 72843 0150 11157 0001053 11393 44672 20527 25196 40708 22683 26933 14303 57897 72232 0175 11606 0001057 10836 48678 20831 25349 48697 22136 27005 14848 56988 71717 0200 12028 0001064 08887 58447 20522 25936 58489 22802 27166 15350 55977 71211 0225 12400 0001074 08393 52037 20531 23396 52009 21913 27120 15705 55173 70878 0250 12743 0001067 07187 53356 20021 25372 53534 21815 27169 16072 54455 70526 0275 13060 0001073 04573 54857 19920 25405 54887 27124 27213 16407 53801 70208