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7ª LISTA DE EXERCÍCIOS DE APLICAÇÕES DE CALOR - COMBUSTÃO Exercício 1 - resolvido Um carvão possui a seguinte composição em massa : Carbono = 79,2%; hidrogênio = 4,0%; oxigênio = 6,4%; nitrogênio = 5,6% e cinzas = 4,8%. São empregados 68% de oxigênio em excesso . Considerando-se como base de cálculo 1 Kg de carvão e que todo o carbono desse carvão se transformou em CO2, calcule o número de mols de : a) oxigênio teórico ; b) oxigênio real ; c) ar real; d) oxigênio nos fumos; e) nitrogênio nos fumos e calcule: f) a massa de água nos fumos. Resolução: BC = 1 kg; % Ar em Excesso = 68% 1) Cálculos Preliminares : C H2 O2,combustível N2 H2O,umidade Cinzas % 79,2 4 6,4 5,6 zero 4,8 Massa 792 g 40 g 64 g 56 g zero 48 g Massa Molar 12 g / mol 2 g / mol 32 g / mol 28 g / mol 18 g / mol - n 66 mol 20 mol 2 mol 2 mol - 2) Cálculos Estequiométricos : C + O2 CO2 1 mol 1 mol 1mol 66 mol x y x = 66 mol de O2 y = 66 mol de CO2 H2 + ½ O2 H2O 1 mol 1/2 mol 1mol 20 mol x y x = 10 mol de O2 y = 20 mol de H2O 3) Balanço Material : Combustível CO2 (1 Kg de carvão) Câmara H2O (vapor) de Fumos O2 Comburente Combustão N2 (Ar) a) Oxigênio Estequiométrico = 66 mol + 10 mol = 76 mol b) Oxigênio do Combustível = 2 mol c) Oxigênio Teórico = 76 - 2 = 74 mol (Resp a) d) Oxigênio Excesso = 0,68 . 74 = 50,32 mol e) Oxigênio Real = 74 + 50,32 = 124,32 mol (Resp b) f) Oxigênio nos Fumos = (124,32 + 2) - 76 = 50,32 mol (Resp d) g) Oxigênio Consumido = 76 mol h) Oxigênio subtraído do meio ambiente = 74 mol Outros Cálculos : a).Nitrogênio Real = (79/21) . 124,32 = 467,68 mol b) Nitrogênio nos fumos = Nitrogênio Real + Nitrogênio do combustível Nitrogênio nos fumos = 467,68 + 2 = 469,68 mol (Resp e) c) Ar Real = (100/21) . 124,32 = 592,0 mol (Resp c) d) Água nos Produtos da combustão H2O (fumos) = H2O (combustão) + H2O (combustível) H2O (fumos) = 20 + zero = 20 mol m H2O = n . M = 20 . 18 = 360 g (Resp f) Exercício 2 Um carvão mineral possui a seguinte composição percentual em peso : carbono = 84,0% ; hidrogênio = 3,0% ; oxigênio = 6,4% ; nitrogênio = 2,8% ; umidade = 1,8% e cinzas = 2,0% . Utiliza-se na queima ar atmosférico de maneira que se tenha 50% de oxigênio em excesso. Considerando-se como base de cálculo 1 Kg de carvão e que todo o carbono desse carvão se transformou em CO2, calcule o número de mols de : a) oxigênio teórico; b) oxigênio real; c) ar real; d) oxigênio nos fumos; e) nitrogênio nos fumos e calcule também: f) a massa de água nos fumos. g) Composição molar dos fumos na base úmida e seca. Exercício 3 Uma caminhonete movida a Óleo Diesel (C18H38) utiliza na queima ar atmosférico de maneira que se tenha 26% de oxigênio em excesso. Calcular: a) a quantidade de mols de oxigênio subtraído do meio ambiente por kg de óleo diesel queimado admitindo que na combustão do Óleo Diesel todo o Carbono se transformou em CO2. b) a composição dos Fumos na Base Úmida e Seca. Exercício 4 Repetir o exercício 3 admitindo que 80% do carbono se transforma em CO2. Exercício 5 Um combustível (mistura gasosa combustível) possui a seguinte composição percentual em volume: hidrogênio (H2) = 2%; Eteno (C2H4) = 26%; Propano (C3H8) = 42%; oxigênio (O2) = 16%; nitrogênio (N2) = 14% é queimado com 20% de oxigênio extraído do ambiente em excesso. Calcular: a) oxigênio teórico; b) oxigênio real; c) ar real; d) oxigênio nos fumos; e) nitrogênio nos fumos e calcule também a composição molar dos fumos na base úmida. Exercício 6 Repita o exercício anterior admitindo que 70% do eteno e do propano geram CO2 e o restante gera CO.
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