Problme (100 points) Dans le but de minimiser l'impact sur l'environnement, plusieurs villes dans le monde ont dcid de convertir leur flotte d'autobus l'option plus verte qui utilise du gaz naturel au lieu du diesel comme carburant. Comparativement au diesel, le gaz naturel produit considrablement moins de particules fines nocives pour la sant et l'environnement et aussi moins de NOx dans les produits de combustion. Cependant, le gaz naturel n'est pas une panace, car il produit tout de mme du CO2, comme tous les hydrocarbures. HS FT LINCOLN 2006 THIS BUS IS RUNNING ON CLEAN NATURAL GAS. metro Examinons la combustion du gaz naturel, tel qu'utilis dans ces vhicules en effectuant une combustion non pas dans un moteur rel (piston-cylindre) mais plutt dans une chambre combustion simple. Scann avec CamScan L'analyse volumtrique sur une base sche du gaz naturel rvle une composition molaire de 87% CH4, 4% CO2 et 9% N2. On supposera que ce gaz naturel ne renferme aucune forme d'eau. Ce gaz naturel est brul avec 18% d'excs d'air, le tout entrant 25C dans la chambre combustion. Les produits sortent de la chambre combustion une temprature de 125C. TK a) Dterminer la masse volumique du gaz naturel 101.3 kPa et 25C. (25 points) b) Dterminer la quantit d'air requise pour la combustion dcrite ci-haut (i.e. avec 18% d'excs d'air), en kmol d'air/kmol de carburant. (25 points) c) Calculer le transfert de chaleur de la chambre combustion, en kJ/kmol de carburant. (50 points) Nitrogen, Diatomic (N)) li 0 1.298 M = (1-110x) == 0 kJ/kmol 28.013 kg/kmol Oxygen, Diatomic (O) 0 1.298 =0 kJ/kmol/ M = 31.999 kg/kmol Carbon Dioxide (CO2) 1.29% 0 (1 - 11208) kJ/kmol 393 522 kJ/kmol 44.01 kg/kmol 5% 0 (-298) kJ/kmol kJ/kmol K kJ/kmol kJ/kmol K kJ/kmol K 0 -8670 0 -8683 0 -9364 0 100 -5768 159.812 -5777 173.308 -6457 179.010 200 -2857 179.985 -2868 193.483 -3413 199.976 (298 0 191.609 0 205.148 0 213.794 300 54 191.789 54 205.329 69 214.024 400 2971 200.181 3027 213.873 4003 225.314 0 .208 M Water (H2O) = -0 (- 10x) 241 826 kJ/kmol 18.015 kg/kmol T K kJ/kmol kJ/kmol K 0 -9904 0 100 -6617 152.386 200 -3282 175.488 0 188.835 300 62 189.043 400 3450 198.787 Substance Formula M kg/kmol State kJ/kmol kJ/kmol K Methane CHA 16.043 gas -74 873 186.251 Scann avec CamScan