Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 13
también por encima de las críticas. En consecuencia, el aire probablemente
se desviará del comportamiento del gas ideal, por lo que debe tratarse como
una mezcla de gases reales.
El balance de energía de este sistema de flujo estacionario está expresado
sobre una base molar unitaria como
e entrada e salida ¢ e sistema
→0
0 S e entrada e salida
q salida h 1 h 2 y N 2
1h 1 h 2 2 N 2
y O 2
1h 1 h 2 2 O 2
S h 1 h 2 q salida
donde el cambio de entalpía para cualquiera de los componentes se determina
a partir de la carta de entalpía generalizada (Fig. A-29) y de la ecuación
12-58:
h 1 h 2 h 1,ideal h 2,ideal R u T cr Z h1
Z h2
Los primeros dos términos del lado derecho de esta ecuación representan el
cambio de entalpía de gas ideal del componente. Los términos entre paréntesis
representan la desviación del comportamiento de gas ideal, y su evaluación
requiere un conocimiento de la presión reducida P R y de la temperatura reducida
T R , que se calculan a la temperatura de la mezcla de T m y a la presión de
la mezcla P m .
a) Si se supone que la mezcla de N 2 y O 2 se va a comportar como un gas
ideal, la entalpía de la mezcla dependerá sólo de la temperatura, y los valores
de la entalpía a las temperaturas inicial y final pueden determinarse a partir de
las tablas de gas ideal del N 2 y del O 2 (tablas A-18 y A-19):
T 1 220 K S h 1,ideal,N 2
6 391 kJ >kmol
h 1,ideal,O 2
6 404 kJ >kmol
T 2 160 K S h 2,ideal,N 2
4 648 kJ >kmol
h 2,ideal,O 2
4 657 kJ >kmol
q salida y N 2
1h 1 h 2 2 N 2
y O 2
1h 1 h 2 2 O 2
10.792 16 391 4 6482 kJ >kmol 10.212 16 404 4 6572 kJ >kmol
1 744 kJ/kmol
b) La regla de Kay se basa en la consideración de una mezcla de gases como
una sustancia pseudopura cuyas temperatura y presión crítica son
y
T cr,m
0.79126.2 K 0.21154.8 K 132.2 K
y iT cr,i y N2
T cr,N2 y O2
T cr,O2
Z h1 ,m 1.0
P cr,m y i P cr,i y N2
P cr,N2 y O2
P cr,O2
0.79 3.39 MPa 0.21 5.08 MPa 3.74 MPa
Entonces,
T R,1
T m,1
T cr,m
220 K
132.2 K
1.66
P R
P m
P cr,m
10 MPa
3.74 MPa
2.67
T R,2
T m,2
T cr,m
160 K
132.2 K
1.21
Z h2 ,m 2.6