Natural gas stream contains
methane and the balance
. The stream flowing at a molar flow rate of
and
enters a combustor chamber. Water in the shell side of the combustor is supplied to maintain the combustor exit stream temperature at
. If
excess air is used for the combustion, what is the molar flow rate of the gases leaving the combustion process and what is the heat released from the combustor?
The stream is burned completely where the following two reactions take place:
The stream is burned completely where the following two reactions take place:
Passo 1
O enunciado diz que um gás natural, com
molar de metano e
molar de sulfeto de hidrogênio, flui a
,mol/min e
para um combustor onde é queimado completamente usando
de ar em excesso. Mantém-se a saída a
refrigerada por água no casco. Pede-se:
- A vazão molar dos gases na saída.
- O calor liberado no combustor.
Conteúdo necessário: estequiometria da combustão e entalpias-padrão de reação.
Passo 2
Primeiro achamos a vazão molar de cada combustível e o consumo estequiométrico de
.
A cada minuto entram
A cada minuto entram
Reações e consumo de
:
Logo, o
estequiométrico é
Passo 3
Usando
de ar em excesso, a quantidade real de
fornecida é
Considerando ar ideal com composição molar
:
, temos
Passo 4
Agora determinamos os produtos na saída, lembrando que sobrará
por excesso de ar:
– De mol de
sai
mol de
e
mol de
.
– De mol de
sai
mol de
e
mol de
.
– consumido:
mol; fornecido:
mol; sobra
– De
– De
–
–
inerte:
mol/min.
Somando todos os produtos:
Somando todos os produtos:
Passo 5
Para o calor liberado usamos as entalpias-padrão de reação (
,K, fase gasosa):
Calor total por minuto:
Em potência (kW):
Resposta
Fluxo molar de saída
mol/min.
Calor liberado kJ/min (ou
kW).
Calor liberado