A caldeira é aquatubular e opera com queima em suspensão de óleo combustível (composição em base mássica: C -
, H2 -
, S -
, Outros - 1%). Determine:
A razão ar-combustível, sabendo que a medição dos gases na base da chaminé indica proporção de
de CO2 (molar em base seca). [1,0]|
A razão ar-combustível, sabendo que a medição dos gases na base da chaminé indica proporção de
Passo 1
O enunciado dá um óleo combustível cuja composição mássica é: carbono
, hidrogênio
, enxofre
e outros
. Medindo os gases secos da chaminé, encontramos
em mol de
. Precisamos achar a razão ar-combustível real (massa de ar por massa de combustível), usando balanço de massa e a definição de excesso de ar a partir da fração molar de
.
Passo 2
Primeiro, determinamos o consumo estequiométrico de
e de ar por quilograma de combustível. Assumindo
kg de combustível, as massas de cada elemento são
As quantidades de substância correspondentes são
As quantidades de substância correspondentes são
Reação estequiométrica consome
Como o ar tem fração molar de
igual a
, o ar teórico é
Passo 3
Sob condições estequiométricas, o gás seco de exaustão tem
,
e
. Logo,
A fração molar de
neste gás estequiométrico seria
. Como na prática medimos apenas
, há excesso de ar.
Seja
o fator de excesso de ar (
é estequiométrico). Então o oxigênio real introduzido é
, e sobra
de
nos gases secos. A quantidade de
é
. Assim o total de gás seco real é
A fração molar de
real é
Passo 4
Resolvendo para
:
Passo 5
A razão ar-combustível real em molar é
Convertendo para massa de ar (peso molecular médio do ar
):
Resposta
A razão real ar-combustível é aproximadamente
kg de ar por kg de óleo combustível.