Em uma câmara de combustão, etano (
) é queimado a uma taxa de
com ar que entra na câmara a uma taxa de
. Determine a porcentagem de ar em excesso utilizado nesse processo.
Passo 1
O enunciado dá as taxas mássicas de entrada e pede a porcentagem de ar em excesso. Dados fornecidos:
- Taxa de combustível:
. - Taxa de ar fornecido:
.
O que é pedido:
- A porcentagem de ar em excesso utilizada, ou seja,
onde
é a massa de ar necessária na combustão estequiométrica do etano.
Passo 2
Escrever e balancear a reação de combustão completa do etano
. A reação balanceada é:
Isto significa que, para cada 1 mol de
, são necessários
mols de
.
Passo 3
Calcular massas molares (usar valores típicos:
,
,
).
- Massa molar do etano:
- Massa molar do
:
Massa de
necessária por mol de
:
Relação massa de
por massa de etano (kg O2 por kg C2H6):
Isto significa que são necessários aproximadamente
de
para queimar
de etano.
Passo 4
Calcular a taxa mássica de
necessária para
:
Passo 5
Converter essa necessidade de
em necessidade de ar. Usar a composição do ar seco aproximada:
em volume de
(o que corresponde a cerca de
em massa). Calculamos a fração mássica de
no ar a partir das massas molares:
Assim, a massa de ar necessária estequiometricamente é
Passo 6
Calcular a porcentagem de ar em excesso usando a taxa real de ar
:
Interpretação final: o fornecimento de ar é cerca de
maior do que o necessário estequiometricamente. Força e foco — esse tipo de conta cai muito em prova e agora você já decorou o caminho!