2-Lista de Combustão
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LISTA DE EXERCÍCIOS DE COMBUSTÃO 1. Uma câmara de combustão adiabática é alimentada com octano (foi substituído o heptano por octano porque no EES não tem o heptano) e ar atmosférico. A temperatura e a pressão na seção de alimentação na câmara são 25ºC e 100 kPa. O excesso de ar utilizado na combustão do octano é igual a 25% e os produtos de combustão são encaminhados, da seção de descarga da câmara, para um trocador de calor. Sabendo que os gases de combustão são resfriados até 600 K no trocador de calor, determine a transferência de calor por kmol de octano queimado 2. N-decano (C 10 H 22 ) é queimado com ar seco e a análise, em base seca, dos produtos de combustão revelou a seguinte composição: 83,61 % de nitrogênio, 4,91 % de oxigênio, 10,56% de dióxido de carbono e 0,92 % de monóxido de carbono. Determine a relação ar combustível no processo de combustão, a porcentagem de ar teórico e a temperatura de orvalho. 3. Hidrogênio a 7ºC é queimado com 20% de excesso de ar a 7ºC durante um processo de combustão em regime permanente em uma câmara adiabática. Assumindo combustão completa, determine a temperatura dos produtos de combustão. Incluir na análise a modificação do combustível como, por exemplo: butano, etano, metano e propano 4. Propano é queimado com ar atmosférico em uma caldeira que produz 10000 kg/h de vapor saturado na pressão de 1MPa. A análise volumétrica dos produtos de combustão, na base seca, é a seguinte: CO 2 = 10%; O 2 = 2,37%; CO = 0,53%; N 2 = 87,10 %. Considerando que a água entra na caldeira na temperatura de 50ºC e que os gases de combustão são descarregados na atmosfera na temperatura de 200ºC, determine a vazão em massa de combustível para atender a produção de vapor desejada. Calcular também a temperatura de orvalho e o excesso de ar. 5. Propano líquido é queimado com ar e a análise volumétrica dos produtos de combustão forneceu a seguinte composição porcentual em base seca: Determine a porcentagem de ar teórico utilizado neste processo de combustão. Produto CO 2 CO O 2 N 2 % em volume 8,6 0,6 7,2 83,6 2. Um gerador de vapor operando em regime permanente utiliza gás Propano como combustível (C 3 H 8 , PCI = 46.329 kJ/kg), que é queimado com 30% de excesso de ar, em combustão completa. O fluxo de massa do combustível, de 800 kg/h, é responsável pela geração de 10 ton/h de vapor a 5 MPa e 400°C.Considerando que a água de alimentação entra no gerador de vapor nas condições atmosféricas (temperatura de 25°C e pressão de 1 atm), e ainda que os gases de combustão saiam à temperatura (Tg) de 150°C (Cp=0,96 kJ/kg K), Calcule o rendimento térmico global do gerador de vapor e as perdas através dos gases de exaustão (em valor absoluto e percentual). 4. Óleo combustível é composto de 85% de carbono, 14% de hidrogênio e 1 % de enxofre (% em massa). Este combustível é queimado em uma caldeira que produz vapor saturado a ser utilizado no processo na condição de 2MPa a partir de água no estado líquido na pressão de 2MPa e temperatura de 80º. Determine a relação ar combustível estequiométrica e com 10% de excesso de ar, o teor de CO 2 e O 2 em base seca e úmida para as duas condições anteriores e a quantidade de combustível necessária (nas duas condições anteriores) para produzir 10kg/s de vapor nas condições acima citadas. 5. Um certo carvão apresenta a seguinte composição (em base seca e as porcentagens são referidas em base massa): 74,2 % de C, 5,1 % H, 6,7 % O, cinzas e traços de N e S. Os gases de combustão apresentam na base volume o seguinte percentual 4,91 % de oxigênio, 10,56% de dióxido de carbono e 0,92 % de monóxido de carbono. Determine a relação ar combustível, a porcentagem de ar teórico e a temperatura de orvalho. Considere que a mistura esteja a 100 kPa. 6. Um óleo combustível possui a seguinte composição em massa: C = 82% H 2 = 8% O 2 = 4% S = 4% umidade = 2%. Calcular: a) O poder calorífico inferior do óleo; b) A vazão volumétrica de ar (nas CNTP) necessária para queimar 450 kg/h desse óleo com um excesso de ar de 25%.
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LISTA DE EXERCCIOS DE COMBUSTO 1. Uma cmara de combusto adiabtica alimentada com octano (foi substitudo o heptano por octano
porque no EES no tem o heptano) e ar atmosfrico. A temperatura e a presso na seo de alimentao na cmara so 25C e 100 kPa. O excesso de ar utilizado na combusto do octano igual a 25% e os produtos de combusto so encaminhados, da seo de descarga da cmara, para um trocador de calor. Sabendo que os gases de combusto so resfriados at 600 K no trocador de calor, determine a transferncia de calor por kmol de octano queimado
2. N-decano (C10H22) queimado com ar seco e a anlise, em base seca, dos produtos de combusto revelou a seguinte composio: 83,61 % de nitrognio, 4,91 % de oxignio, 10,56% de dixido de carbono e 0,92 % de monxido de carbono. Determine a relao ar combustvel no processo de combusto, a porcentagem de ar terico e a temperatura de orvalho.
3. Hidrognio a 7C queimado com 20% de excesso de ar a 7C durante um processo de combusto em regime permanente em uma cmara adiabtica. Assumindo combusto completa, determine a temperatura dos produtos de combusto. Incluir na anlise a modificao do combustvel como, por exemplo: butano, etano, metano e propano
4. Propano queimado com ar atmosfrico em uma caldeira que produz 10000 kg/h de vapor saturado na presso de 1MPa. A anlise volumtrica dos produtos de combusto, na base seca, a seguinte: CO2 = 10%; O2 = 2,37%; CO = 0,53%; N2 = 87,10 %. Considerando que a gua entra na caldeira na temperatura de 50C e que os gases de combusto so descarregados na atmosfera na temperatura de 200C, determine a vazo em massa de combustvel para atender a produo de vapor desejada. Calcular tambm a temperatura de orvalho e o excesso de ar.
5. Propano lquido queimado com ar e a anlise volumtrica dos produtos de combusto forneceu a seguinte composio porcentual em base seca: Determine a porcentagem de ar terico utilizado neste processo de combusto.
Produto CO2 CO O2 N2 % em volume 8,6 0,6 7,2 83,6
2. Um gerador de vapor operando em regime permanente utiliza gs Propano como combustvel (C3H8, PCI = 46.329 kJ/kg), que queimado com 30% de excesso de ar, em combusto completa. O fluxo de massa do combustvel, de 800 kg/h, responsvel pela gerao de 10 ton/h de vapor a 5 MPa e 400C.Considerando que a gua de alimentao entra no gerador de vapor nas condies atmosfricas (temperatura de 25C e presso de 1 atm), e ainda que os gases de combusto saiam temperatura (Tg) de 150C (Cp=0,96 kJ/kg K), Calcule o rendimento trmico global do gerador de vapor e as perdas atravs dos gases de exausto (em valor absoluto e percentual).
4. leo combustvel composto de 85% de carbono, 14% de hidrognio e 1 % de enxofre (% em massa). Este combustvel queimado em uma caldeira que produz vapor saturado a ser utilizado no processo na condio de 2MPa a partir de gua no estado lquido na presso de 2MPa e temperatura de 80. Determine a relao ar combustvel estequiomtrica e com 10% de excesso de ar, o teor de CO2 e O2 em base seca e mida para as duas condies anteriores e a quantidade de combustvel necessria (nas duas condies anteriores) para produzir 10kg/s de vapor nas condies acima citadas.
5. Um certo carvo apresenta a seguinte composio (em base seca e as porcentagens so referidas em base massa): 74,2 % de C, 5,1 % H, 6,7 % O, cinzas e traos de N e S. Os gases de combusto apresentam na base volume o seguinte percentual 4,91 % de oxignio, 10,56% de dixido de carbono e 0,92 % de monxido de carbono. Determine a relao ar combustvel, a porcentagem de ar terico e a temperatura de orvalho. Considere que a mistura esteja a 100 kPa.
6. Um leo combustvel possui a seguinte composio em massa: C = 82% H2 = 8% O2 = 4% S = 4% umidade = 2%. Calcular: a) O poder calorfico inferior do leo; b) A vazo volumtrica de ar (nas CNTP) necessria para queimar 450 kg/h desse leo com um excesso de ar de 25%.
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7. O gaseificador de carvo de uma central de potncia com gaseificao produz uma mistura de gases que apresenta a seguinte composio volumtrica percentual:
Prod. CH2 H2 CO CO2 N2 H2O H2S NH3
% vol. 0,3 29,6 41,0 10,0 0,8 17,0 1,1 0,2 Este gs resfriado e o H2S e NH3, so removidos da mistura nos lavadores de gases. Admitindo que a mistura resultante, que alimentar os queimadores, est a 40 C, 3 MPa e saturada com gua, determine a composio da mistura na seo de alimentao dos queimadores e a relao ar-combustvel terica desta mistura. Determinar: a) Admitindo-se que os gases de combusto saem na temperatura de 200C (cp = 1,1 kJ/kgC) e temperatura do ar na entrada na fornalha de 25C, determine a energia perdida com os gases de combusto; b) Determine o rendimento do processo de combusto nas duas condies citadas.
8. Uma espcie de carvo apresenta a seguinte composio em base seca: C = 59% H2 = 6% O2 = 8% S = 5% Cinzas = 22%. Calcular: a) O poder calorfico inferior do carvo na base seca; b) O poder calorfico inferior do carvo na base mida, com 25% de umidade; c) Os teores em massa e em volume dos gases resultantes da combusto estequiomtrica do carvo mido
9. No estudo da combusto de um leo combustvel so conhecidos os seguintes dados: Composio do combustvel: C = 83% H2 = 15% O2 = 1,2% S = 0,3% Umidade = 0,5%; Coeficiente de excesso de ar: 1,3; Temperatura ambiente 25C. Calcular: a) A vazo real (mssica e volumtrica) de ar necessrio para a combusto de 1500 kg/h de leo; b) A constante termodinmica dos gases; c) Os teores de CO2, O2 e SO2 em volume nos gases secos da combusto; d) O coeficiente de excesso de ar quando for medido em uma amostra dos gases secos da combusto um teor volumtrico de CO2 igual a 10%; e) Os teores volumtricos de O2 e SO2 nas condies do item anterior (d).
10. Uma pequena caldeira utiliza gs GLP como combustvel e trabalha com um excesso de ar de 12%. Considerando a composio do GLP (em volume) como sendo 50% de propano (C3H8) e 50% de butano (C4H10), calcular: a) O poder calorfico inferior do GLP (em base mssica e volumtrica); b) A relao estequiomtrica ar/combustvel em massa e em volume; c) A vazo volumtrica de ar (a 15C) para a queima de 50 Nm3/h de GLP; d) A vazo volumtrica dos gases da combusto na chamin da caldeira (a 200C); e) A velocidade dos gases na chamin cujo dimetro de 300 mm.
11. Gs natural (GN) com a composio volumtrica dada abaixo utilizado como combustvel em um gerador de vapor. Metano (CH4) = 90%; Etano (C2H6) = 5%; Propano (C3H8) = 2%; Butano (C4H10) = 1%; Dixido de Carbono (CO2) = 2%. Sabendo-se que: - consumo de GN: 800 Nm3/h; condies ambientes: 20C e 95 kPa; excesso de ar: 10%; velocidade dos gases na chamin ( temperatura de 160C): 15 m/s. Calcular: a) O poder calorfico inferior do GN (em base mssica e volumtrica); b) A relao ar/combustvel real; c) A vazo volumtrica de ar nas condies ambientes; d) O teor volumtrico de CO2 e de umidade nos gases da combusto; e) O dimetro da chamin.
12. Octano lquido, C8H18 queimado com excesso de ar de 20%. O combustvel entra na cmara a uma temperatura de 298 K, o ar entra na cmara com uma temperatura de 560 K. Determine a temperatura adiabtica de chama. Repita o clculo para um excesso de ar de 40%. utilizado vapor de gua para o controle da temperatura na cmara de combusto do exerccio 3, numa proporo de 0,01 kg de vapor por cada kg de combustvel. O vapor est a 1378 kPa e 653 K. Recalcule a temperatura de sada dos produtos da cmara, para esta nova situao. Repita o clculo para uma vazo de vapor de 0,02 kg/kg combustvel.
13. Procure a composio elementar do bagao de cana. Calcule a estequiometria da reao de combusto do bagao com excesso de ar variando de 10 a 50 %. Discuta que medies teriam que fazer para determinar o excesso de ar utilizado numa caldeira que queima bagao. Para bagao com umidade variando de 10 a 50% (base mida), calcule a temperatura de orvalho dos gases de combusto. Calcule a temperatura adiabtica de chama para uma faixa de excesso de ar de 10 a 50 %, para bagao com umidade variando de 10 a 50 % (base mida). Calcule a gerao de entropia somente devida combusto, para as condies indicadas no item anterior.
