Módulo 3   Combustão (parte III)   Exercícios
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Módulo 3 Combustão (parte III) Exercícios


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QUÍMICA TECNOLÓGICA 
MODESTO HURTADO FERRER, PROF. DR. 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA \u2013 UFSC 
 
CENTRO DE ENGENHARIAS DA MOBILIDADE - CEM 
 
2013/2 
SUMÁRIO 
 MÓDULO: 3 
Cálculo de combustão: ar teórico, e ar real 
necessários; 
 
Cálculo de composição e concentração 
dos fumos de combustão; 
 
 
 
Hilsdorf, J. W; Barros, N. D; Tassinari, C. A; 
Costa, I. Química Tecnológica. 1ª Edição. 
São Paulo: Cengage Learning, 2009. 
 
BIBLIOGRAFÍA 
CÁLCULOS DE COMBUSTÃO: 
AR TEORICO E AR REAL 
NECESSÁRIOS 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
Base de cálculo = 1L da mistura gasosa (a 270C e 700mmHg) 
 
A) As quantidades em volume dos componentes gasosos da mistura: 
 
Propano (C3H8)------ 50% -------VC3H8= 0,5L 
Butano (C4H10)------ 50% ------- VC4H10=0,5L 
Exemplo 1: 
 
O gás liquefeito de petróleo (GLP) apresenta 50% em volume de gás 
propano (C3H8) e 50% de gás normal-butano (C4H10). Considerando a 
combustão completa, calcular o volume de ar teórico necessário 
considerando 1 litro de GLP, a 27oC e 700 mmHg [Hilsdorf, pg. 23]. 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
B, C) Reações de combustão e estequiometria em volume (expresso em (L) a 
CNTP) 
1) C3H8 + 5 02 \u2192 3 CO2 + 4 H2O(vapor) 
 
 0,50 5 x 0,5 L 
 
2) C4H10 + 6,502 \u2192 4CO2 + 5 H2O(vapor) 
 
 0,5 6,5 x 0,5 L 
 
 
Exemplo 1: 
 
O gás liquefeito de petróleo (GLP) apresenta 50% em volume de gás propano (C3H8) e 50% de 
gás normal-butano (C4H10). Considerando a combustão completa, calcular o volume de ar 
teórico necessário considerando 1 litro de GLP, a 27oC e 700 mmHg [Hilsdorf, pg. 23]. 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
D) Pelas proporções volumétricas das equações 1 e 2 o volume de oxigênio 
teoricamente necessário será(considerando que não há oxigênio livre na mistura gasosa combustível) 
 
 
V(O2 teórico) = V(O2 para a combustão) - V(O2 do combustível) 
 
V(O2 teórico) = V(O2 para C3H8) + V(O2 para C4H10) 
 
V(O2 teórico) = (0,5 x 5) + (0,5 x 6,5) = 5,75 L de O2 / L de C3H8 e C4H10 
 
 
 
 
 
Exemplo 1: 
 
O gás liquefeito de petróleo (GLP) apresenta 50% em volume de gás propano (C3H8) e 50% de 
gás normal-butano (C4H10). Considerando a combustão completa, calcular o volume de ar 
teórico necessário considerando 1 litro de GLP, a 27oC e 700 mmHg [Hilsdorf, pg. 23]. 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
E) O volume de Ar teoricamente necessário será (considerando que não há oxigênio livre na 
mistura gasosa combustível) 
 
 
 
 
 
 
Como o Ar contêm 21% em volume de oxigênio, tem-se: 
 
 
Em cálculo de combustão 
considera-se a composição 
volumétrica ou molar do ar 
atmosférico seco, como: 
 
Oxigênio = 21% 
Nitrogênio=79% 
V(Ar teórico) = 5,75 / 0,21 = 27,38 L (a 270C e 700mmHg) \u2013 mesma condição na mistura 
gasosa 
Exemplo 1: 
 
O gás liquefeito de petróleo (GLP) apresenta 50% em volume de gás propano (C3H8) e 50% de 
gás normal-butano (C4H10). Considerando a combustão completa, calcular o volume de ar 
teórico necessário considerando 1 litro de GLP, a 27oC e 700 mmHg [Hilsdorf, pg. 23]. 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
Base de cálculo = 1L da mistura gasosa (a CNTP) 
 
A) As quantidades em volume dos componentes gasosos da mistura: 
 
Metano (CH4)------ 40% -------VCH4= 0,4L 
Etano (C2H6)------ 30% ------- VC2H6=0,3L 
Monóxido de carbono (CO) ------ 20% ------- VCO=0,2L 
Dióxido de carbono (CO2) ------10% ------VCO2= 0,1L 
 
 
Exemplo 2: 
 
Uma mistura gasosa combustível apresenta a seguinte composição em volume: 
CH4 = 40%, C2H6 = 30%, CO = 20%, CO2 = 10%. 
 
Considerando a combustão completa de 1 litro a CNTP com 10% de ar em 
excesso, determinar o volume de ar real a 20oC e 760 mmHg para a combustão 
de 1 litro dessa mistura gasosa [Hilsdorf, pg. 24]. 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
B, C) Reações de combustão e estequiometria em volume (expresso em (L) a 
CNTP) 
1) CH4 + 2 02 \u2192 CO2 + 2 H2O(vapor) 
 
 0,40 2 x 0,4 L 
 
2) C2H6 + 3,5 02 \u2192 2CO2 + 3 H2O(vapor) 
 
 0,3 3,5 x 0,3 L 
 
3) CO + 0,5 02 \u2192 CO2 
 
 
 0,2 0,5 x 0,2 L 
 
Exemplo 2: 
 
Uma mistura gasosa combustível apresenta a seguinte composição em volume: 
CH4 = 40%, C2H6 = 30%, CO = 20%, CO2 = 10%. 
 
Considerando a combustão completa de 1 litro a CNTP com 10% de ar em excesso, determinar o volume de 
ar real a 20oC e 760 mmHg para a combustão de 1 litro dessa mistura gasosa [Hilsdorf, pg. 24]. 
Exemplo 2: 
 
Uma mistura gasosa combustível apresenta a seguinte composição em volume: 
CH4 = 40%, C2H6 = 30%, CO = 20%, CO2 = 10%. 
 
Considerando a combustão completa de 1 litro a CNTP com 10% de ar em excesso, determinar o volume de 
ar real a 20oC e 760 mmHg para a combustão de 1 litro dessa mistura gasosa [Hilsdorf, pg. 24]. 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
D) Pelas proporções volumétricas das equações 1, 2 e 3, o volume de oxigênio 
teoricamente necessário será(considerando que não há oxigênio livre na mistura gasosa combustível) 
 
 
V(O2 teórico) = V (O2 para Metano- CH4) + V(O2 para Etano-C2H6) + V(O2 para CO) 
 
V(O2 teórico) = (0,4 x 2) + (0,3 x 3,5) + (0,2 x 0,5) = 1,95 L 
 
 
 
 
 
Exemplo 2: 
 
Uma mistura gasosa combustível apresenta a seguinte composição em volume: 
CH4 = 40%, C2H6 = 30%, CO = 20%, CO2 = 10%. 
 
Considerando a combustão completa de 1 litro a CNTP com 10% de ar em excesso, determinar o volume de 
ar real a 20oC e 760 mmHg para a combustão de 1 litro dessa mistura gasosa [Hilsdorf, pg. 24]. 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
E) O volume de Ar teoricamente necessário será (considerando que não há oxigênio livre na 
mistura gasosa combustível) 
 
Como o Ar contêm 21% em volume de oxigênio, tem-se: 
 
 
Em cálculo de combustão 
considera-se a composição 
volumétrica ou molar do ar 
atmosférico seco, como: 
 
Oxigênio = 21% 
Nitrogênio=79% 
V(Ar teórico) = 1,95 / 0,21 = 9,286 L (a CNTP) \u2013 mesma condição na mistura gasosa 
Exemplo 2: 
 
Uma mistura gasosa combustível apresenta a seguinte composição em volume: 
CH4 = 40%, C2H6 = 30%, CO = 20%, CO2 = 10%. 
 
Considerando a combustão completa de 1 litro a CNTP com 10% de ar em excesso, determinar o volume de 
ar real a 20oC e 760 mmHg para a combustão de 1 litro dessa mistura gasosa [Hilsdorf, pg. 24]. 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
F) O volume de Ar real necessário será (considerando que não há oxigênio livre na mistura gasosa 
combustível) 
 
 
Como a combustão será efetuada com 10% de ar em excesso, o volume de ar real a ser utilizado 
será: 
 
 
V(Ar Real) = 9,286 x 1,10 = 10,2 L (a CNTP) \u2013 mesma condição na mistura gasosa 
Exemplo 2: 
 
Uma mistura gasosa combustível apresenta a seguinte composição em volume: 
CH4 = 40%, C2H6 = 30%, CO = 20%, CO2 = 10%. 
 
Considerando a combustão completa de 1 litro a CNTP com 10% de ar em excesso, determinar o volume de 
ar real a 20oC e 760 mmHg para a combustão de 1 litro dessa mistura gasosa [Hilsdorf, pg. 24]. 
\u201cAr teoricamente necessário\u201d e \u201car real\u201d 
G) O volume de Ar Real, necessário nas condições de 20 oC e 760 mmHg, 
pode ser calculada através da equação de transformação do estado de 
gases perfeitos. 
\uf028 \uf029
LV
xV
T
T
x
P
P
VV
T
PV
T
VP
96,10
273
20273
760