Cálculos de combustão, Notas de estudo de Engenharia de Produção

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Cálculos Estequiométricos

da Combustão

PROCESSO DA COMBUSTÃO

Componentes e reações do sistema de combustão

REAÇÕES DE COMBUSTÃO

(1) C (grafite) + O 2

 CO

2

+ 94 , 03 kcal

(2) H

2

(gás) + ½O 2

 H

2

O (vapor) + 57 , 80 kcal

(3) H

2

(gás) + ½O 2

 H

2

O (líquido) + 68 , 32 kcal

(4) S (sólido) + O 2

 SO

2

(gás) + 72 , 0 kcal

C (grafite) + CO 2

 2 CO - 40 , 79 kcal

CO (gás) + ½O 2

 CO

2

+ 69 , 91 kcal

Combustível

Comburente

Cinzas

Fumos

CO

2

, SO

2

CO e vapor

de H 2

O

Resíduos

sólidos

Procedimentos para o Cálculo

Estequiométrico

Para se efetuar o cálculo estequiométrico de uma combustão,

deve-se:

1. Escolher um sistema que, em geral, é o local em que se realiza a

combustão;

2. Adotar uma base de cálculo;

3. Estabelecer balanços materiais em número suficiente para a

determinação necessária.

Geralmente os cálculos estequiométricos da combustão

correspondem a três tipos:

1. Cálculo da quantidade de ar teoricamente necessário (ar teórico)

e de ar real para a combustão completa do combustível;

2. Cálculo da composição e do volume dos fumos da combustão;

3. Cálculo da porcentagem de ar em excesso utilizada em uma

combustão, em razão da análise de Orsat dos fumos da

combustão.

Procedimentos para o Cálculo

Estequiométrico

Ar em excesso

Estimativa de acordo com o estado físico do

combustível:

1.Combustíveis gasosos: 5-30% ar em excesso.

2.Combustíveis líquidos: 20-40% ar em excesso.

3.Combustíveis sólidos: 30-100% ar em excesso.

Ar real

Pode ser expresso por:

Var real = Var teórico + Var excesso

• Combustíveis gasosos: utilizar estequiometria em

volume.

• Equações dos gases ideais ( Clausius-Clapeyron ):

É importante considerar que as proporções volumétricas dadas pelo

coeficiente da reação de combustão somente serão válidas para

volumes nas mesmas condições de pressão e temperatura.

• A transformação de qualquer volume pode ser efetuada por:

Critérios de Cálculo

Critérios de Cálculo

• Combustíveis líquidos e sólidos: utilizar estequiometria

em quantidades molares :

A determinação de volumes de oxigênio, de ar ou de fumos

pode ser efetuada de duas formas:

(1) Multiplicar a quantidade molar obtida por 22,4 litros (volume

molar de gases na CNTP) e depois transformar para outra

condição de T e P utilizando

(2) Utilizar a equação de Clapeyron

Critérios de Cálculo