Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 15
La h – f ° del propano líquido se obtiene restando la h– fg de propano a 25 °C de la
h – f ° del gas propano. La sustitución produce
Q sal 11 kmol C 3 H 8 231 118 910 h 29 8 h 29 8 2 kJ >kmol C 3 H 8 4
17.5 kmol O 2 2310 8 150 8 682 2 kJ >kmol O 2 4
128.2 kmol N 2 2310 8 141 8 669 2 kJ >kmol N 2 4
12.7 kmol CO 2 231 393 520 71 078 9 364 2 kJ >kmol CO 2 4
10.3 kmol CO 231 110 530 47 517 8 669 2 kJ >kmol CO 4
14 kmol H 2 O 231 241 820 57 999 9 904 2 kJ >kmol H 2 O 4
12.65 kmol O 2 2310 49 292 8 682 2 kJ >kmol O 2 4
128.2 kmol N 2 2310 47 073 8 669 2 kJ >kmol N 2 4
363 880 kJ >kmol de C 3 H 8
De este modo, 363 880 kJ de calor se transfieren desde la cámara de combustión
por cada kmol (44 kg) de propano. Esto corresponde a 363 880/44
8 270 kJ de calor perdido por kilogramo de propano. Así, la tasa de transferencia
de calor para un flujo másico de 0.05 kg/min para el propano es
# #
Q sal m q sal 10.05 kg >mi n 218 270 kJ >kg 2 413.5 kJ >mi n 6.89 kW
EJEMPLO 15-7 Análisis de la combustión en una bomba
con base en la primera ley
El recipiente de volumen constante que se ilustra en la figura 15-24 contiene
1 lbmol de gas metano (CH 4 ) y 3 lbmol de O 2 a 77 °F y 1 atm. Los contenidos
del recipiente se encienden y el gas metano se quema por completo. Si la
temperatura final es de 1 800 R, determine a) la presión final en el recipiente
y b) la transferencia de calor durante este proceso.
Solución El metano se quema en un recipiente rígido. Hay que determinar
la presión en el recipiente después de la combustión y la transferencia de
calor.
Suposiciones 1 El combustible se quema completamente y por ello todo el
carbono en el combustible se quema en CO 2 y todo el hidrógeno lo hace en
H 2 O. 2 El combustible, el aire y los gases de combustión son gases ideales. 3
Las energías cinética y potencial son insignificantes. 4 No se involucran interacciones
de trabajo.
Análisis La ecuación de combustión balanceada es
Antes de
la reacción
Después de
la reacción
CO 2
1 lbmol CH 4 H 2 O
3 lbmol O 2
O 2
77 °F
1 atm
1 800 R
P 2
FIGURA 15-24
Esquema para el ejemplo 15-7.
a) A una temperatura de 1 800 R, el agua existe en la fase gaseosa. Suponga
que tanto los reactivos como los productos son gases ideales, y que la presión
final en el recipiente es
P react V N react R u T react
P
P prod V N prod R u T prod P react N prod
T prod
prod N react T react
Si se sustituye se obtiene
CH 4 g 3O 2 CO 2 2H 2 O O 2
P prod
1 atm 4 lbmol 800 R
1 3.35 atm
4 lbmol 537 R