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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 33

Carbono (C) é queimado com ar seco. A análise volumétrica dos produtos é de 10,06% de C O 2 , 0,42% de CO, 10,69% de O 2 e 78,83% de N 2 . Determine

  1. a razão ar/combustível
  2. a porcentagem de ar teórico utilizado.

Passo 1

Vamos assumir que:

A combustão está completa.

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

Sabemos que as massas molares de C , H 2 e ar são 12 kg/kmol, 2 kg/kmol e 29 kg/kmol, respectivamente (Tabela A-1).

Passo 2

Considerando 100 kmol de produtos secos, a equação da combustão pode ser escrita como:

x C + a [ O 2 + 3.76   N 2 ] → 10.06   C O 2 + 0.42 C O + 10.69 O 2 + 78.83   N 2

Os coeficientes desconhecidos x e a são determinados a partir de balanços de massa,

N 2 :   3.76 a = 78.83   → a = 20.965

C :   x = 10.06   + 0.42   → x = 10.48

Então,

10.48 C + 20.96 [ O 2 + 3.76 N 2 ] → 10.06   C O 2 + 0.42 C O + 10.69 O 2 + 78.83 N 2

A equação de combustão para 1 kmol de combustível é obtida dividindo-se a equação acima por 10,48:

C + 2.0 [ O 2 + 3.76 N 2 ] → 0.96 C O 2 + 0.04 C O + 1.02 O 2 + 7.52 N 2

Passo 3

Na letra a, a proporção ar-combustível é determinada pela razão entre a massa do ar e a massa do combustível:

A F = m a r m c o m b u s t í v e l = 23.0 k g   a r k g   c o m b u s t í v e l

Passo 4

Na letra b, para encontrar a porcentagem de ar teórico usado, precisamos da quantidade teórica de ar, que é determinada a partir da equação de combustão teórica do combustível:

C + [ O 2 + 3.76 N 2 ] → C O 2 + 3.76 N 2

E então, a porcentagem de ar teórico utilizado é:

m a r , a c t m a r ,   t e r m o = N a r ,   a c t N a r , t e r m o = 200 %

Resposta

A F = 23.0 k g   a r k g   c o m b u s t í v e l

m a r , a c t m a r ,   t e r m o = 200 %

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