15 – 62 Um carvão do Texas, cuja análise final (em massa) corresponde a 39,25 % de C ,   6,93 % de H 2 ,   41,11 % de O 2 ,   0,72 % de   N 2 ,   0,79 % de S   e   11,20 % de cinzas (não combustíveis) é queima do de forma constante com 40 % de excesso ar em uma caldeira da usina. O carvão e o ar entram nessa caldeira nas condições padrão, e os produtos de combustão na chaminé estão a 127   ° C Calcule a transferência de calor nessa caldeira, em k J / k g de combustível. Inclua o efeito do enxofre na análise de energia, observando que o dióxido de enxofre tem uma entalpia de formação de   – 297.100   k J / k m o l e um calor específico médio à pressão constante de c p   =   41,7 k J k m o l · K .

Passo 1

Vamos considerar uma amostra de 100 k g .

O número de mols individual e total será:

A fração molar será:

Passo 2

Agora podemos escrever a equação química da combustão:

Podemos achar o coeficiente estequiométrico com o balanço de massa de O 2 :

Reescrevendo na equação química da combustão:

Passo 3

Mais uma vez vamos usar o balanço energético E i n - E o u t = Δ E s i s t e m a   e fazer w = 0 .

Chegando a:

Organizando os dados para usar essa fórmula, teremos:

Então:

Q o u t = 253,244 k J k m o l   c o m b u s t ã o

Passo 4

A transferência de calor da combustão então pode ser determinada por:

Q o u t =   23,020     k J / k g   d e   c o m b u s t í v e l

Resposta

Q o u t =   23,020     k J / k g   d e   c o m b u s t í v e l

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