(Nilo, p. 191, q. 50) Um óleo combustível com a seguinte análise elementar (base mássica): C =
e
é queimado completamente com
de excesso de ar. O gás de combustão gerado é misturado com um ar secundário e a mistura resultante é usada em um secador que reduz o teor de água de uma argila de
para
(base mássica). O teor de
(em base seca) no gás efluente do secador é de 9,0% (base molar). Calcule:
a) A razão em quantidade de matéria ar secundário/gás de chaminé (antes da mistura).
.
b) A razão mássica argila úmida/óleo combustível, se o teor de
(em base úmida) do gás efluente do secador é 6,2% (base molar). R: 38,1.
a) A razão em quantidade de matéria ar secundário/gás de chaminé (antes da mistura).
b) A razão mássica argila úmida/óleo combustível, se o teor de
Passo 1
Resumo do enunciado e estratégia
Temos um óleo combustível cuja composição elementar (base mássica) é
Temos um óleo combustível cuja composição elementar (base mássica) é
queimar-se-á com
de excesso de ar. Do produto desta combustão (``gás de chaminé'') vamos extrair a sua composição molar para, depois, misturá-lo com ar secundário até que, a jusante de um secador, o teor de
em base seca seja
(molar).
a) Para achar a razão molar
a) Para achar a razão molar
vamos
. calcular a quantidade de
teórica necessária;
. aplicar
de excesso de ar;
. montar o balanço molar do gás de chaminé;
. impor que, depois da mistura com ar secundário e exclusão de vapor d'água (base seca), a fração molar de
seja
.
Passo 2
Balanço de oxigênio e composição do gás de chaminé
Adotando base de de óleo:
– massas de C, H e S:
Adotando base de
– massas de C, H e S:
– moles de cada elemento:
– consumo estequiométrico de
:
– com
de excesso:
Ar seco é
e
(mol):
Produtos (gás de chaminé) por kg de óleo:
Total de moles de gás de chaminé
Passo 3
Expressão da fração molar de
em base seca após mistura
Se misturarmos kmol de gás de chaminé (já com a composição da Tabela acima) com
kmol de ar secundário, teremos a jusante do misturador (ainda junto com o vapor d'água do combustível)
Se misturarmos
onde os coeficientes são as frações molares do gás de chaminé original (
, etc.).
Em ``base seca'' retiramos o vapor d'água, então o total seco vale
Em ``base seca'' retiramos o vapor d'água, então o total seco vale
Queremos
Logo
Isto é, para cada mol de gás de chaminé usamos
mol de ar secundário.
Passo 4
Cálculo da razão mássica argila úmida/óleo combustível
Agora o gás misto entra num secador que retira água da argila, baixando-a de para
de umidade.
– Seja (kg) a argila úmida por
kg de óleo.
– Massa de água evaporada:
Agora o gás misto entra num secador que retira água da argila, baixando-a de
– Seja
– Massa de água evaporada:
Moles de água evaporada:
Gás de entrada ao secador (por
kg óleo) já continha, após mistura,
Mais
de
. No efluente molar total (base úmida) a fração molar de
é dada por
Somando tudo, o denominador é
e deve valer
Então
Resposta
a)
b) .
b)