Enunciado

Em um determinado processo de combustão, n-octano ( C 8 H 18 ) é queimado com 100% de excesso de ar, e o monóxido de carbono é formado a partir de 15% do carbono no combustível. Calcule as frações molares dos produtos e a temperatura de orvalho do vapor de água nos produtos, considerando que os produtos estão à pressão de 1 atm.

Passo 1

Vamos assumir que:

A combustão está completa.

Os produtos de combustão contêm apenas C O 2 ,   C O ,   H 2 O ,   O 2   e   N 2 .

Sabemos que as massas molares de C ,   H 2 ,   O 2 ,   N 2   e e ar são 12   k g / k m o l ,   2 k g / k m o l ,   32   k g / k m o l ,   28   k g / k m o l   e   29   k g / k m o l ,   respectivamente

Passo 2

A reação de combustão do ar estequiométrico é:

C 8 H 18 + 12.5 [ O 2 + 3.76 N 2 ] → 8 C O 2 + 9 H 2 O +   ( 12.5 × 3.76 ) N 2

A equação da combustão com excesso de ar de 100% e combustão incompleta é:

C 8 H 18 + 2 × 12.5 [ O 2 + 3.76 N 2 ] → ( 8 × 0.85 ) C O 2 + ( 0.15 × 8 ) C O +   9 H 2 O + x O 2 + ( 2 × 12.5 × 3.76 ) N 2

Agora, determinamos o coeficiente de CO é determinado a partir de um balanço de massa.

Balanço de O 2 :

25   =   0.85   × 8 + 0.5 × 0.15 × 8 + 0.5 × 9 + x → x = 13.1

Substituindo:

C 8 H 18 + 25 [ O 2 + 3.76 N 2 ] → 6.8 C O 2 + 1.2 C O + 9 H 2 O + 13.1   O 2 + 94 N 2

Passo 3

As frações molares dos produtos são:

N p r o d = 124.1   k m o l

y C O 2 = N C O 2 N p r o d = 0.0548

y C O = N C O N p r o d = 0.0548

y H 2 O = N H 2 O N p r o d = 0.0725

y O 2 = N O 2 N p r o d = 0.1056

y N 2 = N N 2 N p r o d = 0.7575

A temperatura do ponto de condensação de uma mistura gás-vapor é a temperatura de saturação do vapor d'água nos gases do produto correspondente à sua pressão parcial. Isso é:

P v = ( N v N p r o d ) P p r o d = 7.348   k P a

Então, utilizando a tabela A-5, ou EES:

T d p = T s a t   à   7.348   k P a = 39.9   ° C  

Resposta

y C O 2 = 0.0548

y C O = 0.0548

y H 2 O = 0.0725

y O 2 = 0.1056

y N 2 = 0.7575

T d p = 39.9   ° C  

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Escreva cada combinação de vetores como um único vetor. P Q → + Q R → R P → + P S → Q S → - P S → R S → + S P → + P Q →