A calculadora de temperatura de combustão estima a temperatura de chama adiabática alcançado durante um processo de combustão. Este cálculo é crucial para otimizar eficiência de combustão, minimizando a formação de poluentes e melhorando a utilização do combustível. Ajuda engenheiros e cientistas a determinar a temperatura máxima com base nas propriedades do combustível, condições dos reagentes e produtos de combustão específicos.
Calculadora de Fórmula de Temperatura de Combustão
A fórmula da temperatura de combustão adiabática é:
T_combustão = T_inicial + (ΔH_combustão / Σ(n_i * c_p,i))
Onde:
- T_combustion é a temperatura de combustão adiabática (em kelvins, K).
- T_initial é a temperatura inicial dos reagentes (em kelvins, K).
- ΔH_combustion é o calor de combustão (em joules ou quilojoules por toupeira de combustível).
- n_i é o número de mols de cada espécie de produto.
- c_p,i é a capacidade térmica específica de cada espécie de produto (em joules por mol por kelvin, J/(mol·K)).
Fórmulas de Variáveis Dependentes
- Calor de combustão
ΔH_combustão = Σ(ΔHf_reagentes) – Σ(ΔHf_produtos)
Onde:- ΔHf_reactants é o entalpia de formação de reagentes.
- ΔHf_products é a entalpia de formação de produtos.
- Capacidade total de calor dos produtos
Σ(n_i * c_p,i) = n_CO2 * c_p,CO2 + n_H2O * c_p,H2O + n_N2 * c_p,N2 +…
Onde:- n_CO2, n_H2O, n_N2, etc., são os mols dos produtos de combustão.
- c_p,CO2, c_p,H2O, c_p,N2, etc., são as capacidades térmicas específicas dos produtos.
- Temperatura inicial dos reagentes
T_inicial = T_ambiente + ΔT_pré-aquecimento
Onde:- T_ambient é a temperatura ambiente.
- ΔT_preheat é o aumento de temperatura devido ao pré-aquecimento dos reagentes.
Fórmula Combinada
T_combustão = T_inicial + (Σ(ΔHf_reagentes – ΔHf_produtos) / Σ(n_i * c_p,i))
Tabela de conversão útil
| Parâmetro | Unidade | Valores/Notas Típicas |
|---|---|---|
| Calor de combustão (ΔH_combustion) | kJ/mol ou MJ/kg | Depende do combustível, ~50 MJ/kg para metano |
| Calor específico (c_p,i) | J/(mol·K) ou BTU/(lb·°F) | 37 J/(mol·K) para CO₂, 33 J/(mol·K) para H₂O |
| Temperatura ambiente (T_ambient) | K ou °C | Faixa típica: 298 K (25°C) |
| Aumento da temperatura de pré-aquecimento (ΔT_preheat) | K | Varia, normalmente 100–200 K |
| Mols de produtos (n_i) | Adimensional | Com base em equações de combustão estequiométricas |
Exemplo de Calculadora de Temperatura de Combustão
Um sistema de combustão de metano queima 1 mol de CH₄ na presença de 2 mols de O₂. Os reagentes estão a uma temperatura inicial (T_initial) de 298 K, e o pré-aquecimento adiciona 150 K. Os produtos incluem CO₂ e H₂O, com capacidades de calor específicas de 37 J/(mol·K) e 33 J/(mol·K), respectivamente. O calor de combustão do metano é 890 kJ/mol.
- Calcule a capacidade calorífica total dos produtos: Σ(n_i * c_p,i) = (1 * 37 J/(mol·K)) + (2 * 33 J/(mol·K)) = 103 J/(mol·K)
- Calcular ΔH_combustion: ΔH_combustion = 890,000 J/mol
- Calcule a temperatura de combustão adiabática: T_combustão = T_inicial + (ΔH_combustão / Σ(n_i * c_p,i)) T_combustão = 298 K + 150 K + (890,000 J / 103 J/K) T_combustão = 298 K + 150 K + 8,640 K = 9,088 K.
A temperatura de combustão adiabática calculada é de aproximadamente 9,088 K.
Perguntas frequentes mais comuns
A temperatura de combustão adiabática é a temperatura máxima teórica que um sistema de combustão pode atingir sem qualquer perda de calor para o ambiente.
O cálculo da temperatura de combustão auxilia no projeto de sistemas de combustão, otimizando o consumo de combustível eficiênciae reduzindo as emissões prejudiciais.
Não, a temperatura de combustão adiabática representa o limite teórico superior. As temperaturas do mundo real são mais baixas devido a perdas de calor e ineficiências.