03 - Num forno para produção de
são carregados
e
à
, mais carbono (também a
) em quantidade tal que os gases contenham
de CO e
de
. Se a liga Fe-Si sai do forno a
, os gases a
e as perdas térmicas são de
, qual será a produção diária de um forno com potência útil de 18.000 kW ?
Passo 1
O forno produz liga Fe–Si (
% Fe,
% Si) usando como insumos F
(s), Si
(s) e carbono(s), gerando gases de redução com
% CO e
% C
em mol. A liga sai a
C, os gases a
C e o forno tem perdas térmicas de
kcal/h. A potência útil do forno é
kW.
Conteúdo: balanço de energia (entalpia de reação aquecimento dos sólidos e dos produtos) e conversão de potência.
Conteúdo: balanço de energia (entalpia de reação
Passo 2
Estabelecemos a estequiometria por tonelada de liga:
– Massa molar da liga ( kmol de liga):
Fe: kmol
kg/kmol
kg
Si: kmol
kg/kmol
kg
kmol de liga pesa
kg.
Para produzir kg de liga precisamos de
– Massa molar da liga (
Fe:
Si:
Para produzir
Então:
As mols de óxido consumidos são
Passo 3
Calculamos a entalpia total por tonelada de liga como soma de:
) Aquecimento dos sólidos (F
e Si
) de
C a
C;
) Entalpia de redução (
H de reação);
) Aquecimento da liga de
C a
C.
(i) Cp médios aproximados:
Cp(F )
ca
o,
T
C
,F
cal
kcal
Cp(F
Cp(Si
)
ca
o,
T
C
,Si
cal
kcal
(ii) Entalpia de redução (a
C):
F CO
Fe
C
H
–
kJ/mol
–
kcal/mol
para
kmol: –
–
kcal (ligeiramente exotérmica, desprezível)
Si CO
Si
C
H
kJ/mol
kcal/mol
para
kmol:
kcal
F
Si
(iii) Aquecimento da liga (massa
kg) de
C a
C. Cp médio da liga
cal ca ca kg
C
kcal
Somando
Passo 4
Potência útil em kcal/h:
Disponível para aquecimento/reação (já descontando perdas):
Produção por hora
energia disponível / energia por tonelada:
Em
h, a produção diária é
Resposta
Produz-se aproximadamente
toneladas de liga Fe–Si por dia.