Determine o poder calorífico inferior ( PCl, kcal / m^3 ) de um gás utilizado em um forno de aciaria, cuja composição è a seguinte: 20 % de co. 10 % de CO2, 10 % de H2, 10 % de CH4, 40 % de N2 e 10 % de H2 O.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para determinar o Poder Calorífico Inferior (PCI) de um gás usado em um forno de aciaria. O PCI é uma medida de quanta energia é liberada quando um combustível queima completamente, sem considerar a energia perdida pela condensação da água formada durante a combustão.
Para resolver isso, vamos precisar saber a composição do gás fornecido:
  • 20% de CO (monóxido de carbono)
  • 10% de CO₂ (dióxido de carbono)
  • 10% de H₂ (hidrogênio)
  • 10% de CH₄ (metano)
  • 40% de N₂ (nitrogênio)
  • 10% de H₂O (água)
Vamos calcular o PCI usando as contribuições individuais de cada combustível presente no gás.

Passo 2

Primeiro, precisamos saber o PCI de cada um dos componentes combustíveis presentes no gás. Geralmente, esses valores são encontrados em tabelas específicas. Vamos assumir os seguintes valores típicos:
  • CO: 12 kcal/mol
  • H₂: 241.8 kcal/mol
  • CH₄: 2100 kcal/mol
O CO₂ e o N₂ não contribuem para o PCI porque o CO₂ já é um produto da combustão completa do CO, e o N₂ é um gás inerte que não reage durante a combustão. A água (H₂O) também é um produto da combustão do H₂.

Passo 3

Agora, vamos calcular a contribuição de cada combustível para o PCI total do gás.
  1. CO (Monóxido de Carbono):
    • Fração: 20%
    • PCI do CO: 12 kcal/mol
    • Contribuição: kcal/m³
  2. H₂ (Hidrogênio):
    • Fração: 10%
    • PCI do H₂: 241.8 kcal/mol
    • Contribuição: kcal/m³
  3. CH₄ (Metano):
    • Fração: 10%
    • PCI do CH₄: 2100 kcal/mol
    • Contribuição: kcal/m³

Passo 4

Agora, somamos as contribuições de cada componente para obter o PCI total do gás:
PCItotal = 2,4 + 24,18 + 210 = 236,58 kcal/m^3

Resposta

O Poder Calorífico Inferior (PCI) do gás utilizado no forno de aciaria é aproximadamente 236,58 kcal/m³.

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