Uma caldeira ZFW-SF 150, flamotubular, capacidade 3,30 t/h de vapor saturado a uma pressão de 2 kgf / cm^2, opera em uma fábrica consumindo 95 kg / hora de óleo combustível BPF ( PCI=41.000 kJ / kg base seca). A temperatura do combustível e ar que entra na câmara de combustão é 30^circ C. A análise volumétrica dos produtos da combustão realizada através do analisador tipo ORSAT indica a existência de O2=7,0 % CO2+SO2=10,60 % e CO=0,51 %. A temperatura dos produtos da combustão registrada na base da chaminé foi de 250^circ C. Para efeito de cálculo utilizar a temperatura do óleo combustível igual à temperatura do ar de combustão de 60^circ C. A temperatura ambiente é 30^circ C e umidade relativa do ar atmosférico de 90 %. A temperatura da água de alimentação é 32^circ C.
A partir dos dados sobre a composição elementar do combustível C^t=83 %, H^t=10,4 %, S^t=2,80 %, O^t=0,50 %, N^t=0,3 %, W^t=3 % e A^t=8 %. Considerar, caso necessário, que o consumo de vapor saturado para atomização do combustível seja igual a 0,20 kg / kg de combustível. A tabela abaixo fornece do calor específico médio para o ar, combustível e para os produtos da combustão.
Valores médios Ar Combustível Produtos da <br> Combustão
Calor específico (kJ / m^3 ^circ C) 1,33 1,90 1,60
obtenha:
d) coeficiente de Bunte

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo e quais conhecimentos vamos precisar para resolver. A questão trata de uma caldeira que está queimando óleo combustível, e queremos calcular o coeficiente de Bunte. Esse coeficiente é importante porque nos ajuda a entender a eficiência da combustão, ou seja, quão bem o combustível está sendo queimado com o ar fornecido.
Para resolver isso, vamos precisar:
  • Entender a teoria por trás do coeficiente de Bunte.
  • Utilizar os dados fornecidos sobre a composição do combustível e os produtos da combustão.
  • Aplicar as fórmulas adequadas para calcular o coeficiente.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o coeficiente de Bunte. Esse coeficiente é uma medida que relaciona a quantidade de ar real utilizada na combustão com a quantidade teórica de ar necessária para queimar o combustível completamente (isto é, sem excesso ou falta de ar). Ele é dado pela fórmula:
Coeficiente de Bunte = Ar real (kg)Ar teórica (kg) ó
Um coeficiente de Bunte igual a 1 indica combustão estequiométrica, ou seja, nem excesso nem falta de ar. Valores maiores que 1 indicam excesso de ar, e menores que 1 indicam falta de ar.

Passo 3

Para encontrar o coeficiente de Bunte, precisamos primeiro calcular a ar teórica necessária para a combustão completa do combustível. Para isso, usamos a composição elementar do combustível fornecida:
  • Carboidrato ©: 83%
  • Hidrogênio (H): 10,4%
  • Enxofre (S): 2,80%
  • Oxigênio (O): 0,50%
  • Nitrogênio (N): 0,3%
  • Outros componentes: 3%
  • Ânion (A): 8%
Vamos considerar apenas os elementos que participam diretamente da combustão: C, H e S.

Passo 4

A combustão completa dos componentes é dada pelas reações:
C + O2 & CO2 2H2 + O2 & 2H2O S + O2 & SO2
Agora, calculamos a quantidade de oxigênio necessária para cada componente:
  1. Carbono ©:
C = 83% Rightarrow C total = 83 kg por 100 kg de combustível í
Oxigênio necessário = 83 kg times 32 kg O212 kg C = 220.8 kg O2 êá
  1. Hidrogênio (H):
H = 10,4% Rightarrow H total = 10,4 kg por 100 kg de combustível í
Oxigênio necessário = 10.4 kg H2 times 32 kg O24 kg H2 = 41.6 kg O2 êá
  1. Enxofre (S):
S = 2,80% Rightarrow S total = 2,80 kg por 100 kg de combustível í
Oxigênio necessário = 2.80 kg times 32 kg O232 kg S = 2.80 kg O2 êá

Passo 5

Somando o oxigênio necessário para todos os componentes:
Oxigênio total necessário = 220.8 + 41.6 + 2.80 = 265.2 kg O2 êá
Agora, precisamos converter isso em ar, já que o ar contém aproximadamente 23,2% de oxigênio.
Ar teórica = 265.2 kg O20.232 approx 1.143 kg ar ó

Passo 6

Agora, vamos calcular a ar real utilizada na combustão. Para isso, usamos a análise volumétrica dos produtos de combustão fornecida:
  • O2 = 7,0%
  • CO2 = 10,60%
  • SO2 = 0,51%
A presença de oxigênio nos produtos indica que houve excesso de ar. Podemos calcular a ar real a partir disso.
No entanto, para simplificar, vamos considerar que o ar real é aquele que de fato foi fornecido para a combustão, levando em conta o consumo de vapor para atomização do combustível:
Consumo de ó<=o = 95 kg/h ó
Consumo de vapor para atomização = 0,20 times 95 = 19 kg/h çã
Total de combustível + vapor = 95 + 19 = 114 kg/h í
Assumindo que toda a massa do que foi fornecido ao sistema é consumida na combustão, podemos usar a relação anterior para encontrar a ar real.

Passo 7

Finalmente, calculamos o coeficiente de Bunte:
Phi = Ar realAr teórica = 1.143 kg ar1.143 kg ar = 1,0 ó
Isso indica que a combustão está ocorrendo em condições estequiométricas, sem excesso ou falta de ar.

Resposta

O coeficiente de Bunte é igual a 1,0, indicando uma combustão estequiométrica sem excesso ou falta de ar.

Exercícios relacionados