Um carvão de análise química em base seca, em porcentagem em peso: 79,86 % C; 5,02 % H; 1,18% S; 1,86% N; 4,27% O; 7,81 % cinzas, e contendo 3% de umidade, é queimado com 125 % do ar necessário estequiométricamente. Determinar a temperatura máxima que poderia ser atingida pelos produtos de combustão (temperatura teórica de chama) estando o ar e o carvão inicialmente a
.
Dados:
Dulong:
Capacidades térmicas médias
Dulong:
Capacidades térmicas médias
Passo 1
O enunciado nos dá um carvão com análise em base seca (por massa):
,
,
,
,
,
além de de umidade. Queimamos com
do ar estequiométrico e queremos a temperatura adiabática dos gases de combustão, partindo de
.
Conteúdos usados: fórmula de Dulong para o poder calorífico inferior (PCI), balanço de átomos para estequiométrico, composição dos produtos (C
,
O, S
,
e
excedente) e balanço energético adiabático usando capacidades térmicas médias.
além de
Conteúdos usados: fórmula de Dulong para o poder calorífico inferior (PCI), balanço de átomos para
Passo 2
Calcular o PCI pela fórmula de Dulong:
Substituindo
,
,
,
e
:
Passo 3
Determinar o consumo estequiométrico de
por kg de combustível seco. Em mols de átomos por kg:
Mols estequiométricos de
:
Passo 4
Com
do ar, entramos com
mol de
, gerando excesso de
Mols de
no ar (razão molar
):
Produtos por kg de combustível:
mol,
de H do combustível
mol,
da umidade
mol, total
mol,
mol,
mol,
excedente
mol.
Passo 5
Calcular a soma das capacidades térmicas dos produtos (Cp médias em J/mo
):
Passo 6
Balanço de energia adiabático (todas as perdas nulas):
Temperatura final (inicial
):
Resposta
A temperatura teórica de chama é aproximadamente
.