Enunciado

14.32 Metano é queimado com 50 % de excesso de ar. O ar utilizado no processo de combustão apresenta temperatura, pressão e umidade relativa iguais a 25 ° C , 100   kPa e 70 % . Determine a composição e o ponto de orvalho dos produtos de combustão.

Passo 1

Belezera galerinha, montando a equação para a mistura estequiométrica, obtemos que:

C H 4 + v O 2 O 2 + 3,76 N 2 → 2   H 2 O + C O 2 + 3,76 v O 2   N 2

Então se a gente começar balanceando o carbono, vamos obter que:

v C O 2 = 1

Agora para o hidrogênio:

2 v H 2 O = 4

v H 2 O = 2

Fazendo o mesmo para o nitrogênio:

v N 2 = 3,76 v O 2

E agora a malandragem é que se a gente balancear o oxigênio, obtemos que:

2 v O 2 = v H 2 O + 2 v C O 2

2 v O 2 = 2 + 2 = 4

v O 2 = 2

MAAASSS, como o enunciado nos disse que o processo tem um excesso de 50 % de ar, quer dizer que a porcentagem total é 150 % , de forma que:

v O 2 = 1,5 × 2 ,     v N 2 = 1,5 × 3,76 2

v O 2 = 3 ,     v N 2 = 11,28

Isso quer dizer que agora possuímos mais ar no processo, de forma que temos uma porcentagem maior de oxigênio e de nitrogênio. Sendo assim, podemos escrever a equação como:

C H 4 + 3 O 2 + 3,76 N 2 → 2   H 2 O + C O 2 + 11,28   N 2 + O 2

Passo 2

Blezoca, agora se a gente adicionar água ao ar seco, da Eq. 12.28 obtemos que:

w = 0,622 ϕ P g P t o t - ϕ P g

Tal que:

w = 0,622 0,7 × 3,169 100 - 0,7 × 3,169

w = 0,0141

Dessa maneira, o número de moles que temos que adicionar é dado por:

x = 7,655   w

x = 7,655 × 0,0141

x = 0,108

E o número de moles que foi adicionado é:

v O 2 x = 0,324

Sendo assim, os produtos da reação serão dados como:

2,324   H 2 O + C O 2 + 11,28   N 2 + O 2

A pressão parcial da água então é escrita como:

P = y v P t o t

P = 2,324 2,324 + 1 + 11,28 + 1 100

P = 14,894   kPa

E a temperatura do ponto de orvalho é T o r v = 53,8 ° .

Resposta

2,324   H 2 O + C O 2 + 11,28   N 2 + O 2

T o r v = 53,8 °

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