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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 36

Álcool metílico C H 3 O H é queimado com 100% de excesso de ar. Durante o processo de combustão, 60% do carbono no combustível é convertido em C O 2 , e 40% é convertido em CO.

Escreva a equação da reação balanceada e determine a razão ar/ combustível.

Passo 1

Vamos assumir que:

A combustão está incompleta.

Os produtos de combustão contêm apenas C O 2 ,   C O ,   H 2 O ,   O 2   e   N 2 .

Sabemos que as massas molares de C ,   H 2 ,   O 2 ,   N 2   e e ar são 12   k g / k m o l ,   2 k g / k m o l ,   32   k g / k m o l ,   28   k g / k m o l   e   29   k g / k m o l , respectivamente.

Passo 2

A equação da reação balanceada para o ar estequiométrico é:

C H 3 O H + a t h [ O 2 + 3.76 N 2 ] → C O 2 + 2 H 2 O + a t h × 3.76 N 2

O coeficiente estequiométrico a t h é determinado a partir de um balanço de O 2 :

0.5 + a t h = 1 + 1 → a t h   = 1.5

Substituindo:

C H 3 O H + 1.5 [ O 2 + 3.76 N 2 ] → C O 2 + 2 H 2 O + 1.5 × 3.76 N 2

A reação com excesso de ar de 100% e combustão incompleta pode ser escrita como:

C H 3 O H + 2 × 1.5 [ O 2 + 3.76 N 2 ] → 0.6   C O 2 + 0.40   C O + 2 H 2 O + x O 2 + 2 × 1.5 × 3.76 N 2

Passo 3

O coeficiente de O 2 é determinado a partir de um balanço de massa:

Balanço de O 2 :

0.5   + 2 × 1.5 = 0.6   + 0.2   + 1 + x   → x = 1.7

Substituindo:

C H 3 O H + 3 [ O 2 + 3.76 N 2 ] → 0.6   C O 2 + 0.40   C O + 2 H 2 O + 1.7 O 2 + 11.28 N 2

Então, a razão de massa ar-combustível é:

A F   =   m a r m c o m b u s t í v e l = 12.94   k g   a r \ k g   c o m b u s t í v e l

Resposta

A F   = 12.94   k g   a r \ k g   c o m b u s t í v e l

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