(Balanço material na combustão de um óleo combustível) Um óleo combustível é queimado em um forno gerando um gás de combustão com a seguinte análise de Orsat: . Calcule:
b) razão mássicas: ar de combustão / óleo combustível e gás de chaminé / óleo combustível;
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem um óleo combustível (que a gente vai “chutar” como C₁₂H₂₆, que é bem típico pra dodecano) queimando e, no gás de saída (seco), uma análise de Orsat mostra:
CO₂ = 13,2%
O₂ = 3,6%
CO = 0,4%
N₂ = 100 − (13,2 + 3,6 + 0,4) = 82,8%
O que vamos fazer aqui é:
escrever a reação de combustão completa (com excesso de ar, daí sobra O₂),
relacionar moles de ar e moles de gás seco pela quantidade de N₂,
achar quantos moles de ar precisamos pra gerar aquela % de CO₂, CO e O₂,
converter em massas e daí calcular as razões mássicas ar/óleo e gás/óleo.
Conteúdo usado: balanço estequiométrico de combustão e conversão mol ↔ massa.
Passo 2
Escrevendo a reação base (em molar) pra 1 mol de combustível C₁₂H₂₆:
Aqui:
= moles de O₂ “teóricas + excedentes”
o fator 3,76 acompanha o N₂ do ar (para cada mol de O₂ vem 3,76 mol de N₂)
mol de CO (vai dar 0,4% no gás seco)
mol de O₂ que sobra (3,6% no gás seco)
Passo 3
Na análise seca do gás de saída (ou seja, excluindo o H₂O), temos frações molares:
Se chamarmos o total de moles de gás seco formado, então:
Passo 4
Da primeira equação dá
nrm seco = 120,132 = 90,909;mol
E daí, da relação do N₂:
3,76,a = 0,828;times90,909 Longrightarrow a = 0,828 times 90,9093,76 approx 20,02;mol de O₂ ₂
Passo 5
Como “ar” vem como nrm ar = a,(1 + 3,76) = 20,02times4,76 approx 95,30;mol de ar , o total de moles de ar consumido, , é
Passo 6
Passar pra massa:
massa molar do ar (média) ≈ 28,84 g/mol
massa molar do combustível C₁₂H₂₆ = mrm ar = 95,30;moltimes28,84;tfracgmol approx2,748,5;g g/mol