Poder Calorífico do Combustível (PCI/PCS)

Ar teórico:

Oxigênio no ar 21% em volume ou mols

100 mol(ou volumes) de ar --------- 21 mol de O2

Ar teórico------------------------------- oxigênio teórico

Ar teórico = O2 teórico/0,21

Oxigênio em excesso: é a quantidade adicional de comburente além da teórica, aplicada para garantir a combustão completa.

%O2 excesso = O2 excesso/ O2 teórico. 100

Ar em excesso: Ar excesso/0,21

Oxigênio real: é a quantidade total de oxigênio aplicada ao processo.

O2 real = O2 teórico + O2 excesso

Ar real: é a quantidade de ar que contém o oxigênio real.

Ar real = O2 real /0,21

Ar real = Ar teórico + Ar excesso

Gases residuais

Aparelho de Orsat: Com ampla faixa de aplicação para fins didáticos e industriais nas analise dos gases de dióxido Co2 , oxigênio O2 e Monóxido de carbono CO.

Estequiometria do processo de combustão:

n AR = O2 / 0,21

EXEMPLO:

UM CARVÃO MINERAL 1000g

Carbono 684 ---  Hidrogênio  60 ---- Oxigênio  40  ------- Nitrogênio 42 ----- Enxofre 72 ----- Umidade 54   ---- cinzas 48

*1000g queimar com 60% ar em excesso

1. Quantidade de matéria de O2 teórico

Elemento----Massa---Formulado mol -----Mol

Carbono------684g-------nc = 684/12----------57 mol

Hidrogênio----60g-------nc = 60/2-------------30 mol

Oxigênio-------40g--------nc = 40/32-----------1,25 mol

Nitrogênio----42g--------nc = 42/28-----------1,5 mol

Enxofre--------72g--------nc = 72/32-----------2,25 mol

Umidade------54g--------nc= 54/18------------3 mol

Cinzas----------48g--------0------------------------0

Reação do combustível:

C               +              O2        =       CO2

57 mol+              57 mol=       57 mol

H2            +              1/2O2 =       H2O

30 mol+              15 mol=       30 mol

S               +               O2       =       SO2

2,25 mol+              2,25mol=     2,25 mol

nO2 para o Carbono   = 57 mol

nO2 para o Hidrogênio = 15 mol

nO2 para o Enxofre = 2,25 mol

nO2 do Combustível = 1,25 mol

nO2teorico = 57+15+2,25-1,25+ = 73 mol

Quantidade de matéria do O2 em excesso e real:

nO2 excesso  = (60% excesso) 0,6.73 = 43,8 mol

nO2 real = 73+43,8 = 116,8 mol

Quantidade de matéria do Ar real(c):

N ar real = 116,8 / 0,21 = 556,19 mol

Sendo: O2 (21%)= 116,8 + N2 (79%) 439,39 = ar

Quantidade de matéria dos componentes dos fumos (d):

nCO2 -----nC ---------------------------------------=57 mol

nSO2 -----nS ---------------------------------------=2,25 mol

nH2O ----nH2 + nH2O(umidade) -------------=30+3 = 33 mol

nN2 ------nN(combustível + nN2(ar) -------- =1,25+439,39 = 440,89 mol

nO2 ------nO2(excesso) ------------------------- =43,8 mol

n fumos -=57+2,25+33+440,89+43,8 -------= 576,94 mol

Massa de água do combustível: Calculo água combinada:

nH2O combinada --------nH2 combinado ------ 2. nO2combustivel

nH2O combinada --------=2.(1,25) ---------------2,5 mol

Portanto mH2O combinada (2,5)*18 = 45g

Massa capaz de gerar calor(f): (massa carbono + massa hidrogênio livre + massa enxofre)

Mcgc= 684 + (60-40/8)+ 72 = 761g

Fluxo do processo:

(+C=57----  O2 = 1,25 ----- S = 2,25 -----  H2=30   ------ N2=1,5 ----- H2O= 3

+Ar = 556,19 ---- O2 = 116,8 ---- N2 = 439,39)

Câmara de combustão → CO2 = 57 ---- H2O = 30+3 = 33 ----- SO2 = 2,25 ----- O2 = 43,8 ----- N2 = 1,5 +439,39 = 440,89

As massas formadas existentes nos fumos de: água formada, combinada, total e a massa do dióxido de enxofre(h):

Água formada:

nH2O formada  ------= nH2livre+ umidade -------= nH2total – 2 * nO2 combustível

nH2O formada  ------= 30-2*1,25---------------------= 27,5 mol

mH2Oformada -------=27,5*18------------------------=495 g

Água combinada:

nH2O combinada ----=nH2 combinada -------------=2*nO2 combustível

nH2O combinada-----=2*1,25 -------------------------=2,5 mol

mH2O combinada ----=2,5*18-------------------------=45g

Água total

mH2O fumos ----------=nH2O*18+umidade

mH2O fumos ----------=30*18+54 --------------------=594g