Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 103
Uma mistura gasosa de combustível de 60% de propano () e 40% de butano (), em volume, é queimada no ar a uma razão ar/combustível de 25 kg de ar/kg de combustível (considerando um processo de combustão completa). Determine (a) o número de mols de nitrogênio no ar fornecido para o processo de combustão, em kmol/kmol de combustível; (b) o número de mols de água formada no processo de combustão, em kmol/kmol de combustível; e (c) os mols de oxigênio nos gases de produto em kmol/kmol de combustível.
Passo 1
Entendendo o problema:
O processo consiste na combustão de uma mistura gasosa de propano e butano, com proporções conhecidas. A razão de queima ar/combustível é de 25 Kg de ar / Kg de combustível. A questão pede o número de mols de nitrogênio por mol de combustível fornecido ao processo de queima, o número de mols de água formada na combustão e a quantidade de oxigênio nos gases de produto.
As condições do processo são as seguintes:
- A combustão é completa
- Os produtos da combustão são
- As massas molares dos gases são obtidas da tabela A-1 do livro.
O problema informa a razão ar-combustível do processo. Calculemos então a razão ar-combustível teórica, de modo a obter a porcentagem teórica. A equação de combustão é dada como:
Os coeficientes são obtidos pelos balanços de massa:
- Carbono:
- Hidrogênio :
- Oxigênio:
- Nitrogênio :
Assim, a equação balanceada torna-se :
Passo 2
Item a :
Determine o nitrogênio fornecido de posse da equação balanceada, calculamos a porcentagem teórica de ar do problema. Primeiro, a razão de ar/combustível teórica é calculada:
E assim:
A quantidade de nitrogênio fornecida é portanto:
Passo 3
Calculando a quantidade de água e oxigênio nos produtos ao processo:
- (item B): O número de mols de água formado na combustão, é o próprio coeficiente d calculado no passo 1. Então
- (item C):O número de mols de oxigênio nos produtos é dado por:
Resposta
Respostas : (a) 33,8; (b) 4,4; (c) 3,38