EER0013 Aula 12 Combustão (Parte 2)

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Universidade Federal da Integração Latino-Americana
Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Território e Infraestrutura
Engenharia de Energia
Prof. Fabyo Luiz Pereira
fabyo.pereira@unila.edu.br
UNILA – ILATTI – EE Foz do Iguaçu / PR
Aula 12 – Combustão (Parte 2)
EER0013 – Máquinas Térmicas
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Tópicos da Aula
● Combustão:
● Condições ideais x Condições reais.
● Excesso de ar.
● Massas e volumes de ar e de gases de combustão reais.
● Carbono incombusto nas cinzas.
● Carbono incombusto no combustível.
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Condições Ideais de Combustão x Condições Reais de Combustão
● Condições Ideais de Combustão x Condições Reais de Combustão:
● Para minimizar as perdas de energia da combustão para o ambiente, deve-se:
● Garantir suprimento adequado de ar.
● Determinar uma mistura ar/combustível adequada.
● Operar em temperaturas compatíveis.
● Prover tempo suficiente para combustão completa.
● Quantidade de ar necessária à combustão:
● Condições ideais (estequiométricas):
● Depende apenas da composição química do combustível.
● Condições reais:
● Nem todas as moléculas de combustível se encontram fisicamente com 
as moléculas de oxigênio necessárias para a combustão se processar.
● Isto causa combustão parcial (formação de monóxido de carbono).
● É necessário um excesso de ar para minimizar a combustão parcial.
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Excesso de Ar
● Excesso de ar:
● Minimiza a presença de incombusto nas cinzas e na chaminé.
● Implica em uma maior perda de calor sensível com os gases de combustão.
● Definido pela razão entre a massa de ar real necessária e a massa de ar 
estequiométrica necessária (ou pela razão entre o volume de ar real necessário e 
o volume de ar estequiométrico necessário):
● Classificação da mistura entre ar e combustível:
● Mistura rica (e < 1): Massa de ar real é menor que a estequiométrica.
● Mistura estequiométrica (e = 1): Massa de ar real é igual à estequiométrica.
● Mistura pobre (e > 1): Massa de ar real é maior que a estequiométrica.
● Sempre se deve utilizar uma mistura pobre.
e=
mar
mar
* ou e=
V ar
V ar
*
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Excesso de Ar
● Ponto de equilíbrio da mistura:
● Depende do tipo de combustível e do tipo de comburente.
● Combustível sólidos têm menor área de contato que gasosos ou líquidos, e 
portanto exigem maiores excessos de ar para se obter combustão completa.
● Turbilhonamento Auxilia no trabalho de mistura, permitindo reduzir →
sensivelmente o excesso de ar.
● A tabela abaixo indica faixas de excesso
de ar recomendadas para alguns tipos de
combustíveis.
Combustível Tipo de queima Excesso de ar
Gás combustível Suspensão 1,05 a 1,20
Carvão pulverizado Suspensão 1,10 a 1,25
Óleo combustível Suspensão 1,10 a 1,25
Carvão granulado Grelha 1,30 a 1,60
Lenha Grelha 1,30 a 1,60
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Massas e Volumes de Ar e de Gases de Combustão Reais
● Massas e Volumes de Ar e de Gases de Combustão Reais: 
● A massa e o volume de ar de combustão reais são determinadas por:
● A massa, o volume de gases de combustão e o volume de gases secos de 
combustão reais são determinados por:
mar=e .m ar
* → mar=138,2e( xm
C
12
+
xm
H
4
+
xm
S
32
−
xm
O
32 )
V ar=e .V ar
* → V ar=106,7e ( xm
C
12
+
xm
H
4
+
xm
S
32
−
xm
O
32 )
V g=V g
*+(e−1)V ar
* +...
mg=m g
*+(e−1)mar
* +...
V gs=V gs
* +(e−1)V ar
* + ...
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Determinação do Excesso de Ar
● Determinação do Excesso de Ar
● Considerando apenas valores medidos na base da chaminé, há duas alternativas 
para determinar o excesso de ar:
● Admite-se que Vgs
* ≈ Var
*, e deduz-se uma expressão para o excesso de ar a 
partir da definição da fração volumétrica de oxigênio nos gases secos de 
combustão:
● Relaciona-se a proporção existente entre a fração volumétrica de oxigênio e 
a fração volumétrica de nitrogênio.
● Exemplos 3.5 e 3.6 (pg 64).
e= 21
21−%O2
e=
100−%CO2−%O2
100−%CO2−4,76%O2
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Carbono Incombusto nas Cinzas
● Carbono Incombusto nas Cinzas:
● A fração mássica de carbono não queimado
presente nas cinzas (xm
Ccz) é definida como sendo a
razão entre a fração mássica de carbono
incombusto presente no combustível (xm
Cnq) e a
soma das frações mássicas que compõem as cinzas:
● Carbono Incombusto no Combustível:
● Muitas vezes deseja-se determinar o teor de carbono incombusto presente no 
combustível para que se possa determinar o calor real disponível na fornalha.
● Isto pode ser obtido através da manipulação algébrica da equação anterior:
● Exemplo 3.7 (pg 68).
xm
Ccz=
xm
C nq
xm
Cnq+ xm
Cz
xm
Cnq=
xm
Cz . xm
Ccz
1−xm
Ccz
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