120 kmol de propano são alimentados em uma fornalha juntamente com 4284 kmol de ar. O propano não sofre combustão total, portanto apenas parte deste é transformada em CO e CO2. Se possível, calcule a porcentagem de ar em excesso fornecida à fornalha a partir dos dados fornecidos. Se forem necessárias informações adicionais, faça então as hipóteses necessárias para resolução do problema.

Passo 1

Então, temos um problema onde 120 kmol de propano estão sendo queimados numa fornalha com 4284 kmol de ar. A combustão não é completa, ou seja, parte do propano vira monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono ( CO2). A gente precisa calcular a porcentagem de ar em excesso fornecida à fornalha com esses dados. Se faltar alguma informação, a gente faz suposições para resolver o problema. Vamos precisar usar conceitos de estequiometria da combustão e balanço de massa.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que combustão completa do propano ( C3H8) requer uma certa quantidade de oxigênio ( O2). A reação balanceada para a combustão completa é:
C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
Isso significa que cada mol de propano precisa de 5 moles de oxigênio para queimar completamente.

Passo 3

Entretanto, no nosso caso, a combustão não é completa e produz também monóxido de carbono (CO). Vamos supor que parte do oxigênio disponível não foi suficiente para converter todo o carbono em CO2, resultando em CO. Para isso, precisamos estabelecer uma relação entre o oxigênio consumido e os produtos formados.

Passo 4

Sabemos que o ar é composto principalmente por oxigênio e nitrogênio, na proporção de aproximadamente 21% de O2 e 79% de N2 por volume. Então, para cada mol de ar, temos 0,21 moles de O2 e 0,79 moles de N2.

Passo 5

Vamos calcular a quantidade total de oxigênio fornecido pelos 4284 kmol de ar:
Oxigênio fornecido = 4284 , kmol de ar times 0,21 = 900 , kmol de O2 ê

Passo 6

Agora, calculamos a quantidade de oxigênio necessária para a combustão completa dos 120 kmol de propano:
Oxigênio necessário = 120 , kmol de C3H8 times 5 , O2C3H8 = 600 , kmol de O2 êá

Passo 7

Como foi fornecido 900 kmol de O2 e apenas 600 kmol são necessários para combustão completa, temos excesso de oxigênio:
Excesso de O2 = 900 - 600 = 300 , kmol

Passo 8

Para encontrar a porcentagem de ar em excesso, primeiro calculamos a quantidade de ar que corresponderia exatamente aos 600 kmol de O2 necessários:
Ar para combustão comp<=ta = 600 , kmol de O20,21 approx 2857 , kmol de ar ã

Passo 9

Com a quantidade total de ar fornecido sendo 4284 kmol, o excesso de ar é:
Excesso de ar = 4284 - 2857 = 1427 , kmol

Passo 10

Agora, calculamos a porcentagem de excesso de ar em relação ao ar necessário para a combustão completa:
Porcenta>=m de excesso de ar = ( 14272857 ) times 100% approx 50%

Resposta

A porcentagem de ar em excesso fornecida à fornalha é de aproximadamente 50%.

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