Question

Se quema n-octano (C8H18) en un quemador de presión constante de un motor de avión con 70 por ciento de exceso de aire. El aire entra a este quemador a 600 kPa y 327°C, el combustible líquido se inyecta a 25°, y los productos de combustión salen a 600 kPa y 1227°C. Determine la generación de entropía y la destrucción de exergía por unidad de masa de combustible durante este proceso de combustión. Tome To=25°C

Answer 1

El valor de la entreopia generada por el C8H18 en la combustion es de

Sgen = 84.72 kJ/kg°K

Y el valor dela exergia de destruccion es

Xd = 25250 kJ/kg

Explicación paso a paso:

Datos de las temperaturas

• T(C8H18) = 25°c = 298°K
• T(Aire) = 600°K
• Tp = 1227C = 1500°K

Las masas molares son:  

• C8H18 = 114 kg / kmol
• Aire = 29 kg / kmol.

El combustible se quema por completo con elexceso de aire, el producto contendra

CO2, H2O, N2 y O2

La ecuacion considerando 1Kmol de C8H18

C8H18(l) + 1.7ath (O2 + 3.76N2) → 8CO2 + 9H2O + 0.7athO2 + 1.7*3.76athN2

ath : Coeficiente estequimetrico, determinamos por el balance de O2

1.7ath → 8 + 4.5 + 0.7ath

ath = 12.5     Sustituimos el valor en la ecuacion

C8H18(l) + 1.7(12.5)(O2 + 3.76N2) → 8CO2 + 9H2O + 0.7(12.5)O2 + 1.7*3.76*12.5N2

El sistema de equilibrio de energia queda dado por:

-Qs = ∑Np(hf° + h - h°)p - ∑Nr(hf° + h - h°)r

El aire y los productos de combustion son gases ideales, en tablas de propiedades tenemos que

                 hf°                  h(298°K)                  h(600°K)               h(1500°K)

C8H18 (l ) -249950                   --                            --                              --

O2              0                      8682                        17929                  49292

N2              0                      8669                        17563                  47073

H2O (g)   -241820             9904                           --                       57999

CO2        -393520             9364                           --                       71078

Valores en kJ/kmol

Sustituyendo tenemos

-Qs = 8(-393520+71078 - 9364) + 9(-241820 +57999-9904) + 0.7*12.5(0 +49292 -8682) + 1.7*.76*12.5(0 + 47073 -8669) - (-249950) - 1.7*12.5(0 + 17929 - 8682) - 1.7*3.76*12.5(0 + 17563 - 8669)

-Qs = -1631335 kJ/kmol de C8H18

Entropia Generada

Sgen = Sp - Sr + Qs/Taire = ∑NpSp - ∑NrSr + Qs/Taire

Calculamos las entropias a presion parcial de los componentes que es igual Pi = yi( fraccion molar), en tabla:

                 Ni              yi          si°(T,1atm)       Ruln(yipm)            Nisi

C8H18 (l )   1               --            466.73              14.79                 451.94

O2             21.25        0.21        226.35               1.81                 4771.48

N2             79.9          0.79        212.07              12.83              15919.28

                                                                                        Sr = 21412.7 kJ/°K

                 Ni              yi          si°(T,1atm)       Ruln(yipm)            Nisi

CO2           8            0.0757     292.11              -6.673              2390.26

H20           9            0.0852     250.45            -5.690              2305.26

O2             8.75       0.0828     257.97             -5.928              2309.11

N2            79.9        0.7563     241.77               12.49             18321.87

                                                                                        Sp = 25326.5 kJ/°K

Sgen = 25326.5 kJ/°K - 21412.7 kJ/°K + 1631335 kJ/kmol/298

Sgen = 9658.1 kJ/°K (1/114kg/kmol)

Sgen = 84.72 kJ/kg°K C8H18

Exergia

Xd = ToSgen

Xd = 298°K 9568.1 kJ/°K (1/114kg/kmol)

Xd = 25250 kJ/kg C8H18

Para saber mas sobre el tema, dirigite al siguiente link:

https://brainly.lat/tarea/14187087