Um estudante de engenharia de biocombustíveis coletou na usina amostras de bagaço de cana-de-açúcar. Pesou as amostras na usina e depois as levou ao laboratório para realizar as respectivas análises. Depois de realizar as análises de umidade, e levando em consideração as pesagens na usina, encontrou que a umidade do bagaço em base de trabalho (na usina) foi de 51%. Para a determinação do poder calorífico, a umidade de equilíbrio do bagaço foi determinada de
(umidade das pastilhas de bagaço). O poder calorífico superior obtido na bomba calorimétrica resultou
. Determine o poder calorífico inferior em base de trabalho (base úmida na usina). A composição elementar em base seca do bagaço resultou
; Hs=6,03%;
e
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão está relacionada a termodinâmica e calorimetria. Precisamos determinar o poder calorífico inferior do bagaço de cana-de-açúcar na base úmida da usina. Para isso, vamos precisar usar os dados fornecidos sobre a umidade inicial, a umidade de equilíbrio, o poder calorífico superior e a composição elementar do bagaço.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a diferença entre o poder calorífico superior (PCS) e o poder calorífico inferior (PCI). O PCS considera toda a energia liberada na queima, incluindo a energia da água formada a partir da combustão do hidrogênio. Já o PCI ignora essa energia, pois considera que a água permanece na fase líquida e não libera energia adicional. A relação entre eles está diretamente ligada ao conteúdo de umidade do material.
Passo 3
A fórmula para converter o PCS em PCI levando em conta a umidade é:
Onde:
-
é a porcentagem de hidrogênio na base seca. -
é a umidade na base úmida.
Passo 4
Vamos identificar os valores que temos:
- PCS =
-
= - Umidade na base úmida da usina (
) =
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Primeiro, vamos calcular o termo da umidade:
Então:
Passo 6
Agora, subtraímos esse valor do PCS para encontrar o PCI:
Passo 7
Ajustando para duas casas decimais:
Resposta
O poder calorífico inferior do bagaço de cana-de-açúcar na base úmida da usina é de aproximadamente 18,03 MJ/kg.