(3,5 pontos) Butano é queimado com ar em excesso em uma caldeira. A análise de Orsat indica
de
de CO ,
de
e
de
em base molar. Adotando uma base de cálculo de 100 mols de gás seco/h, calcule o excesso de ar empregado, a composição do gás em base úmida e a vazăo de combustível.
Passo 1
Resumindo o enunciado: queimamos butano
com ar em excesso e, na análise de gás seco, temos por base
mol/h de gás seco com composição molar
O conteúdo aqui é balanço de massa em combustão, cálculo de excesso de ar, conversão de base seca para úmida e determinação da vazão de combustível.
Passo 2
Escrevemos a combustão global com coeficiente de ar real
(em mol de
por mol de combustível) e considerando
do ar:
Na base de
mol de gás seco/h temos
Passo 3
O nitrogênio do produto seco vem todo do ar:
Passo 4
Equilíbrio de carbono: cada mol de
fornece 4 átomos de C, que aparecem em
e em CO. Se
é a vazão molar de combustível (mol de
por 100 mol secas), então
Passo 5
Ar teórico (para combustão completa a
e
) consome
mol de
por mol de butano. Assim,
O excesso de ar (%) é
Passo 6
Produção de vapor d’água
(do combustível) por 100 mol secas: cada
tem 10 átomos de H, formando
mol de
por mol de combustível. Logo,
O total de gás úmido é
mol. Assim, na base úmida (mol %):
Resposta
Excesso de ar
%
Composição do gás em base úmida (mol %): ,
,
,
,
Vazão de combustível = mol de
por
mol de gás seco por hora.
Composição do gás em base úmida (mol %):
Vazão de combustível =