aula_4_processo_combustao

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Processo de combustão 
 
Você deve se familiarizar com alguns termos específicos do processo de combustão: 
 
• Gás de combustão: Todos os gases resultantes do processo de combustão incluindo o 
vapor de água, algumas vezes considerados de base úmida; 
 
• Análise de Orsat ou base seca: Todos os gases resultantes do processo de combustão 
sem a inclusão do vapor de água. (A análise de Orsat se refere a um tipo de instrumento 
de análise de gases, no qual os volumes dos gases respectivos são medidos sobre a água 
e em equilíbrio com ela; portanto, todos os componentes da mistura estão saturados 
com vapor de água. O resultado final da análise se obtém ao eliminar a água como 
componente.) 
• Como exemplo, considere um gás com a seguinte composição molar em base úmida: 
20% de CO2, 45% de N2, 15% de CO e 20% de H2O. Obtenha a composição do gás obtida 
pela análise de Orsat, técnica de análise que fornece a composição de gases de 
combustão em base seca. Considerando como base de cálculo (BC), tem-se que: 
 
100 mols gás úmido = 80 mols gás seco + 20 mols H2O 
 
• Logo a composição em base seca é dada por: 
 
 
 
• Combustão completa: A reação completa do combustível produzindo CO2 e H2O. Por 
exemplo, Combustão completa ou total do butano (C4H10): 
 
 
 
• Combustão parcial: A combustão do combustível produzindo ao menos algum CO a 
partir da fonte de carbono. Visto que o CO por si só pode reagir com oxigênio, a 
produção de CO em um processo de combustão não produz a mesma quantidade de 
energia que seria produzida se apenas CO2 fosse formado. Por exemplo, Combustão 
incompleta ou parcial do dissulfeto de carbono (CS2): 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Observe que na combustão completa ou total ocorre um maior consumo de oxigênio 
em relação à combustão incompleta ou parcial. 
 
• Ar teórico (ou oxigênio teórico): A quantidade de ar (ou oxigênio) necessário para 
conduzir o processo para combustão completa. Algumas vezes essa quantidade é 
chamada de ar requerido (ou oxigênio); 
 
• Excesso de ar (ou excesso de oxigênio): De acordo com a definição de reagente em 
excesso apresentada na aula 3, o excesso de ar (ou oxigênio) é a quantidade de ar (ou 
oxigênio) em excesso do ar teórico necessário para combustão completa. 
 
 
 
 
 
 
 
Como exemplo, suponha que 200 mols de propano por hora e 6000 mols de ar por hora 
sejam alimentados num reator de combustão. Calcule a porcentagem de ar em excesso. 
 
Considerando a estequiometria da combustão completa do propano: 
 
 
 
 
O oxigênio teórico e o oxigênio alimentado são calculados como sendo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Na resolução de problemas de balanço material envolvendo processos com reação de 
combustão, alguns procedimentos prévios auxiliam os cálculos: 
 
1. Ao desenhar o fluxograma do processo, não esquecer de incluir o N2 nas correntes de 
entrada e de saída, uma vez que não participa da reação. Na corrente de saída, não 
esquecer das quantidades não convertida de combustível e não reciclada de O2, além 
dos produtos de combustão (CO2, CO, H2O); 
 
2. Se for conhecida a porcentagem de excesso de ar, o (O2)alimentado pode ser calculado a 
partir do (O2)teórico utilizando a Equação acima, e as quantidades de N2 e de ar 
alimentadas podem ser calculadas considerando as frações molares de O2 e N2 no ar, ou 
seja, (N2)alimentado = 3,76⋅(O2)alimentado e (Ar)alimentado = 4,76⋅(O2)alimentado; 
 
3. O (O2)teórico não depende de quanto combustível é realmente queimado, ou seja, da sua 
conversão; nem se parte do combustível reage de forma incompleta (combustão 
parcial) gerando CO. O (O2)teórico é calculado considerando que “todo” o combustível é 
queimado (100% de conversão) para produzir “exclusivamente CO2” (combustão 
completa ou total). Observe que o cálculo do (O2)teórico considera uma situação de 
máxima demanda de oxigênio. Caso haja combustão incompleta ou conversão inferior 
a 100%, o consumo de O2 será sempre menor que o (O2)teórico.