Enunciado

Determinado gás natural tem a seguinte análise volumétrica: 65 % de C H 4 , 8 % de H 2 , 18 % de N 2 , 3 % de O 2 e 6 % de C O 2 . Esse gás é então completamente queimado com a quantidade estequiométrica de ar seco. Qual é a razão ar/combustível desse processo de combustão?

Passo 1

Vamos assumir para essa questão que a combustão é completa e essa combustão produzirá apenas C O 2 ,   H 2 O     e   N 2 , apenas. Além disso, tomemos as massas de C , H 2 ,   N 2 ,   O 2 e do ar

12 ,   2 ,   28,32   e   29   t o d o s   e m k g k m o l

Podemos equacionar a reação fazendo

0.65 C H 4 + 0.08 H 2 + 0.18 N 2 + 0.03 O 2 + 0.06 C O 2 + a ⋅ O 2 + 3.76 N 2 → x C O 2 + y H 2 O + z N 2  

Seus coeficientes podem ser determinados balanceando cada um dos elementos. Dessa forma, encontramos

x = 0.71 ,   y = 1.38 , a = 1.31   e   z = 5.106

Sendo assim, podemos reescrever a equação substituindo os respectivos valores das variáveis

0.65 C H 4 + 0.08 H 2 + 0.18 N 2 + 0.03 O 2 + 0.06 C O 2 + 1.31 ⋅ O 2 + 3.76 N 2 → 0.71 C O 2 + 1.38 H 2 O + 5.106 N 2  

Para esse caso temos que a razão ar-combustível para esta reação é determinada pela razão entre a massa do ar e a massa do combustível. Então, temos

m a r = 1.31 ⋅ 4.76 ⋅ 29 = 180.8   k g

m c o m b u s t í v e l = 0.65 ⋅ 16 + 0.08 ⋅ 2 + 0.18 ⋅ 28 + 0.03 ⋅ 32 + 0.06 ⋅ 44 = 19.2   k g

Portanto,

A F = m a r m c o m b = 180.8   k g 19.2   k g = 9.42 k g   d e   a r k g   d e   c o m b u s t í v e l

Resposta

A F = 9.42 k g   d e   a r k g   d e   c o m b u s t í v e l

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