TIPOS de COMBUSTÃO



Química - 5ª Lista de Exercícios

TIPOS DE COMBUSTÃO

|Processo de Combustão |Avaliação Teórica |Avaliação Experimental |Perdas de Energia |

|(denominações) |(cálculo do oxigênio) |( análise dos fumos ) |(análise dos fumos) |

| | |O2,fumos = quantidade desprezível | |

|Combustão Incompleta |O2,Real < O2,Teórico |CO = grande quantidade |calor latente |

| | |combustível = presente | |

| | |O2,fumos = pequena quantidade | |

|Combustão Teoricamente Completa |O2,Real = O2,Teórico |CO = pequena quantidade |calor latente |

| | |combustível = quantidade desprezível | |

| | |O2,fumos = grande quantidade | |

|Combustão Praticamente Completa |O2,Real > O2,Teórico |CO = quantidade desprezível |calor sensível |

Exercício EXEMPLO 1

Numa câmara de combustão são injetados por minuto 1 kg de combustível sólido pulverizado ( contendo 72% de carbono, 6% de hidrogênio , 15% de cinza e 7% de umidade , porcentagens em massa ) e 300 mol de Ar . Pergunta-se :

a) Tipo de Processo de Combustão .

b) Características dos Fumos .

c) Composição Qualitativa dos Fumos

d) O Processo utilizado de Combustão acarreta perda de energia , denomine a energia perdida .

1) Cálculos Preliminares

combustível = 1 kg / min = 1000 g / min

| |Carbono |Hidrogênio |Cinzas |Umidade |

|% |72% |6% |15% |7% |

|m |720 g/min |60 g/min |150 g/min |70 g/min |

|M |12 g / mol |2 g / mol |- |18 g / mol |

|n |60 mol/min |30 mol/min |- |3,89 mol/min |

ar , Real = 300 mol / min

| |O2,Real |N2,Real |

|% |21% |79% |

|n |63 mol/min |237 mol/min |

2) Cálculos Estequiométricos

| | | | | | | |

|1 C |+ |1 O2 |( |1 CO2 | | |

| | | | | | | |

|1 mol | |1 mol | |1 mol | |x = 60 mol de O2 /min |

|60 mol/min | |x | |Y | |y = 60 mol de CO2/min |

| | | | | | | |

| | | | | | | |

|1 H2 |+ |½ O2 |( |1 H2O | | |

| | | | | | | |

|1 mol | |0,5 mol | |1 mol | |x’ = 15 mol de O2 /min |

|30 mol/min | |x’ | |y’ | |y’ = 30 mol de H2O/min |

Cálculos :

O2,esteq = x + x’ = 60 + 15 = 75 mol / min

O2,combustível = zero / min

O2,Teórico = 75 - zero = 75 mol

comparando O2,Real = 63 mol/min ( cálculos preliminares) com O2,Teórico = 75 mol/min temos :

a) O2,Real < O2, Teórico ........................concluímos que o processo de combustão é Combustão Incompleta .

b) Os fumos se caracterizam por apresentarem :

O2,fumos = quantidade desprezível ; CO = grande quantidade ; combustível = presente

c) Composição Qualitativa dos fumos : CO2 , H2O , CO , N2 e perdas de frações combustíveis .

d) Perde-se calor latente

Exercício EXEMPLO 2

São introduzidos num forno 420 mol / h de ar seco e 20 mol / h de uma mistura gasosa com composição volumétrica :

C2 H6 = 85% , N2 = 11,5% , O2 = 3,5%

Pergunta-se :

(a) Qual o tipo do Processo de Combustão .

b) Determine a porcentagem de oxigênio em excesso e verifique se a quantidade utilizada é adequada ao estado físico do combustível .

c) Qual a vazão de oxigênio introduzido na câmara de combustão ?

(d) Calcule o Ponto de Orvalho da água nos fumos admitindo que o carbono do combustível se transformou em CO2 e a pressão de escape dos gases seja 760 mmHg .

1) Cálculos Preliminares

combustível = 20 mol / h ............ obs : % Volumétrica = % Molar

| |C2 H6 |N2 |O2 |

|% ( em volume ) |85% |11,5% |3,5% |

|% ( em mol ) |85% |11,5% |3,5% |

|n |17 mol / h |2,3 mol / h |0,7 mol / h |

ar , Real = 420 mol / h

| |O2,Real |N2,Real |

|% |21% |79% |

|n |88,2 mol / h |331,8 mol / h |

2) Cálculos Estequiométricos

|1 C2 H6 |+ |7/2 O2 |( |2 CO2 |+ |3 H2O | | |

|1 mol | |3,5 mol | |2 mol | |3 mol | |x = 59,5 mol / h de O2 |

|17 mol / h | |X | |y | |z | |y = 34 mol / h de CO2 |

| | | | | | | | |Z = 51 mol / h de H2O |

Cálculos :

O2,esteq = x = 59,5 mol / h

O2,combustível = 0,7 mol / h

O2,Teórico = 59,5 - 0,7 = 58,8 mol / h

..........comparando O2,Real = 88,2 mol / h ( cálculos preliminares) com O2,Teórico = 58,8 mol / h

a) temos : O2,Real > O2, Teórico ................................................................................................................................................ concluímos que o processo de combustão é Combustão Praticamente Completa .

(b) O2,excesso = O2,Real - O2, Teórico = 88,2 - 58,8 = 29,4 mol / h

% O2,excesso = ( 29,4 / 58,8 ) . 100 = 50%

A quantidade utilizada de oxigênio não é adequada ( 5% a 30% ) acarretando perda de Calor Sensível alem do necessário para o processo .

(c) Cálculo do Oxigênio introduzido na Câmara de Combustão

O2,introduzido = O2,Real + O2,combustível = 88,2 + 0,7 = 88,9 mol / h

(d) Cálculo do Ponto de Orvalho Teórico

Admitindo que os fumos apresentam a seguinte composição qualitativa : CO2 , H2O , O2 e N2 e que estão a 760 mmHg , temos :

n CO2 = 34 mol / h

n H2O = 51 mol / h

n N2 = 331,8 + 2,3 = 334,1 mol / h

n O2 = 88,9 - 59,5 = 29,4 mol / h

______________________________________________________ n total = 448,5 mol / h

% H2O = ( 51/ 448,5 ) . 100 = 11,3%

p H2O = 0,113 . 760 = 85,88 mmHg

interpolando com os dados da tabela pag 16 concluímos que : t orvalho = 48,39ºC

EXERCÍCIOS

1) Um combustível líquido apresenta a seguinte composição em massa :

Carbono = 64,8% ; Hidrogênio = 13,6% ; Oxigênio = 21,6%

Para queimar 1 kg / h do combustível utiliza-se 300 mol / h de Ar . Pergunta-se :

a) Qual é o tipo do processo de combustão .

b) Quais são as características dos fumos .

c) Comentar qual a perda de energia no processo .

2) Num forno é injetado gás butano (C4H10) com vazão de 10 m3 / h e 350 m3 / h de Ar ( volumes medidos nas CNTP ) . Dado : “ 1 mol de qualquer gás nas CNTP ( condições normais de temperatura e pressão ) ocupa 22,4 L ”

Responder :

d) Qual é o tipo do processo de combustão .

e) Quais são as características dos fumos .

f) Comentar qual a perda de energia no processo .

g) Se houve excesso , a porcentagem utilizada foi adequada a forma física do combustível ?

3) Um a mistura gasosa contém C2 H6 = 10% ; C3 H8 = 50% ; C4H10 = 30% ; CO = 5% ; N2 = 5% (porcentagens em mol ) . Calcule a quantidade de Ar necessária para ocorrer um processo de combustão Teoricamente Completo na queima de 100 mol da mistura .

-----------------------

U N I V E R S I D A D E S A N T A C E C Í L I A

[pic]

UNISANTA

................
................

In order to avoid copyright disputes, this page is only a partial summary.

Google Online Preview   Download