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Aula Combustão, Notas de aula de Cultura

Aula 2 Prof. Higor

Tipologia: Notas de aula

2013

Compartilhado em 07/05/2013

kamilee-simons-5
kamilee-simons-5 🇧🇷

4.9

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COMBUSTÃO
O que é combustão?
É uma reação química de oxirredução, exotérmica e
irreversível entre um combustível (substância que sofre
oxidação) e um comburente (substância que sofre redução)
que resulta, em geral, na formação de óxidos.
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O que é combustão?

É uma reação química de oxirredução, exotérmica e

irreversível entre um combustível (substância que sofre

oxidação) e um comburente (substância que sofre redução)

que resulta, em geral, na formação de óxidos.

Combustão

Velocidade

Lenta

Viva

Explosiva

Reções químicas

Completa

Incompleta

Temperatura ou ponto de combustão

É a menor temperatura na qual a pressão de vapor do

combustível é suficiente para formar uma mistura com o ar

capaz de inflamar-se quando se aplica uma fonte de calor

externa. Quando a fonte externa de calor é retirada, a

combustão se mantém.

Temperatura ou ponto de ignição

É a menor temperatura na qual a pressão de vapor do

combustível é suficiente para formar uma mistura com o ar

capaz de inflamar-se espontaneamente, sem a necessidade

de uma fonte externa de calor.

Poder calorífico

Poder Calorífico

Superior (PCS)

Inferior (PCI)

Produtos da combustão CO 2 (g) + H 2 O(l)

Produtos da combustão CO 2 (g) + H 2 O(g)

Poder calorífico

Sabendo que as densidades do etanol combustível e da gasolina são, respectivamente, 0,789 g mL-1^ e 0,720 g mL-1, qual deve ser o preço do álcool combustível com relação ao preço da gasolina para que o uso do álcool combustível seja financeiramente vantajoso?

Combustível PCS (kJ Kg-^1 ) PCI (kJ Kg-^1 ) Etanol combustível 27.800 25. Gasolina 46.000 40. GLP 50% 49.800 46. Querosene 46.400 38.

Poder calorífico superior e inferior

Equações de Jerkins (MJ kg-1)

PCSs^ = 2,3381 + 0,351 Cs

PCSt^ = PCSs^ (100 - Wt)

PCIt^ = {[(PCSs^ - 2,31 (r + 0,09 Hs)] [(100 - Wt)/100]}

r = Wt^ / (100 - Wt)

Equação de Mendeliev (kJ kg-1)

PCIt^ = 339 Ct^ + 1030 Ht^ - 109(Ot^ - St) - 24 Wt

Combustão de biomassa (compostos orgânicos)

É possível generalizar a combustão de compostos orgânicos

da sequinte maneira:

Combustível + Var  (VCO 2 + VH 2 O + VSO 2 + VNOx) + (Var excesso) + (Vcombustão incompleta)

Combustível + O 2  VCO 2 + VH 2 O + VSO 2 + VNOx

Cálculo do volume de ar necessário na combustão

completa da biomassa

mO2 = 2,526 kg e O2 = 1,429 kg m-3^  VO2 = 1,768 m^3

Na composição do ar seco, 21% do volume do ar é de O 2.

100 m^3 de ar contém 21 m^3 de O 2 Var 1,768 m^3

Var = 8,42 m^3 de ar

Cálculo do volume de ar necessário na combustão

completa da biomassa

Calcular o volume de ar (m^3 ) teórico necessário para a combustão completa de 1 kg da substância CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3 nas CNTP.

CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3 (g) + 6 O 2 (g)  4 CO 2 (g) + 5 H 2 O(g) 74 kg 192 kg 176 kg 90 kg 1 kg 2,595 kg

O2 Quantidade de O 2 no ar

mO2  VO2  Var

Cálculo do volume de ar necessário na combustão

completa da biomassa

Como calcular o volume de ar (m^3 ) teórico necessário para a combustão completa de 1 kg de biomassa composta por uma mistura de substâncias nas CNTP?

Reações estequiométricas de combustão

C + O 2  CO 2 S + O 2  SO 2 2 H 2 + O 2  2 H 2 O

12 kg C + 32 kg O 2  44 kg CO 2 32 kg S + 32 kg O 2  64 kg SO 2 4 kg H 2 + 32 kg O 2  36 kg H 2 O

1 kg C + 2,66 kg O 2  3,66 kg CO 2 1 kg S + 1 kg O 2  2 kg SO 2 1 kg H 2 + 8 kg O 2  9 kg H 2 O

Cálculo do volume de ar necessário na combustão

completa da biomassa

Considerando que 1 kg de biomassa contém:

Ct/100 kg de carbono

St/100 kg de enxofre

Ht/100 kg de hidrogênio

Ot/100 kg de oxigênio

1 kg C + 2,66 kg O 2  3,66 kg CO 2 1 kg S + 1 kg O 2  2 kg SO 2 1 kg H 2 + 8 kg O 2  9 kg H 2 O

1 kg C + 1,866 m^3 O 2 1 kg S + 0,7 m^3 O 2 1 kg H 2 + 5,6 m^3 O 2

O2 = 1,429 kg m-

2

t t t t O V = 1,866 C^ + 0,7 S^ + 5,6 H^ -^1 O 100 100 100 1,429 100