EXERCICIO-TM-ETAPA2

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EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 
 
PROFESSOR: Gilberto Fernandes Lima DISCIPLINA: Termodinâmica Metalúrgica 
TURMA: Engenharia Metalúrgica PERÍODO: 5º 
Assunto: ENTALPIAS E BALANÇO TÉRMICO 
 
QUESTÕES 
1- Dados: 
1.1- Entalpia associada à mistura de 20 kg de liga Fe-Si75 com 1000 kg de aço 
(assumir Fe puro). A liga Fe-Si45 está a 298 e o aço a 1873 K. 
1.2- Entalpia associada à mistura de 20 kg de liga Fe-Si90 com 1000 kg de aço 
(assumir Fe puro). A liga Fe-Si90 está a 298 e o aço a 1873 K. 
1.3- Entalpia associada à mistura de 20 kg de Si metálico com 1000 kg de aço 
(assumir Fe puro). O Si metálico está a 298 e o aço a 1873 K. 
1.4- Entalpia associada à mistura de 20 kg de liga Fe-Si45 com 1000 kg de aço 
(assumir Fe puro). A liga Fe-Si45 e o aço estão a 1873 K. 
Para cada item acima faça: 
a) avalie se o aço na panela vai ganhar ou perder calor, determinando a entalpia 
associada à mistura acima. 
b) Monte o diagrama adotando a temperatura de referência 298k. 
d) Liste as entradas e saídas de calor para a temperatura de referência 298k. 
e) Calcule a variação de temperatura associada à referida mistura para temperatura de 
referência 298k. 
f) Monte o diagrama adotando a temperatura de referência 1873k. 
g) Liste as entradas e saídas de calor para a temperatura de referência 1873k. 
h) Calcule a variação de temperatura associada à referida mistura para temperatura de 
referência 1873k. 
2- Em um reator ocorre a produção de ferro metálico segundo as seguintes reações a 298K. 
Resposta:
9,571.013.1totalQ
 kcal 
)g()s()s()s(32 CO3Fe2C3OFe 
 e 
)g()s()s()s(43 CO4Fe3C4OFe 
 
Calcular o calor total associado à produção de uma tonelada de ferro, supondo que 60% do 
ferro é produzido pela primeira reação e 40% pela segunda. 
 
 
3- Calcular o calor da reação abaixo a 1400ºC: 
)g()s()gr()s(2 CO2SiC2SiO 
 
Reposta: 
51,1581673 
oH
 kcal 
4- Em um reator utiliza-se nitrogênio gasoso (N2) para fazer o aquecimento de um minério 
de ferro que tem a seguinte composição: 
Fe2O3 = 95 % 
SiO2 = 5 % 
O minério entra no reator a 25ºC e sai a 627ºC. O nitrogênio entra a 827ºC e sai a 127ºC. 
Considerando que são consumidos 700 Nm
3
 de nitrogênio por tonelada de minério, 
determinar as perdas térmicas para as seguintes temperaturas de referência: 25, 627 e 
827ºC. Comparar os valores obtidos e discutir os resultados. 
Reposta: PERDAS = 36.581,92 kcal 
5- Calcular o consumo de energia elétrica em um forno elétrico (em kWh / tonelada de 
ferro) quando se aquece o ferro puro até a temperatura de 1700 ºC, supondo que as perdas 
térmicas sejam 40.000 kcal / tonelada de ferro. O ferro é carregado no forno a 25ºC. 
Resposta: ENERGIA ELÉTRICA =450,1 kWh / tonelada Fe 
6- Determinar o consumo de carbono no forno quando se aquece o ferro puro até a 
temperatura de 1700 ºC. O ferro é carregado no forno a 25ºC. Queima-se carbono puro 
carregado a 200ºC com ar pré-aquecido a 450ºC. Suponha o ar em quantidade 
estequiométrica para formação de CO2 e os gases saindo do forno a 1227ºC. 
Resposta: 
79,76Cm
 kg 
7- Calcular a temperatura adiabática de chama de um alto-forno para os seguintes casos: 
a) (x,y)=(Tch1,Ts1) 
 temperatura de sopro do ar (Ts1): 1200 K 
 umidade do ar: 18 g/Nm3 
 temperatura do carbono que chega à zona de combustão: 0,7 x temperatura da chama 
(K) 
Resposta: Tch1=2300K 
b) (x2,y2)=(Tch2,Ts2) 
 temperatura de sopro do ar: 1500 K 
 umidade do ar(H2O
Ar
): 18 g/Nm
3
 
 temperatura do carbono que chega à zona de combustão: 0,7 x temperatura da chama 
(K) 
Resposta: Tch2=2600K 
c) analisar graficamente o comportamento de Ts (temperatura de sopro) e Tch 
(temperatura da chama) determinados em a) e b). 
d) (x,y)=( Tch3, H2O
Ar
2) 
 temperatura de sopro do ar (Ts1): 1200 K 
 umidade do ar: 36 g/Nm3 
 temperatura do carbono que chega à zona de combustão: 0,7 x temperatura da chama 
(K) 
Resposta: Tch3=2173K 
f) analisar graficamente o comportamento de H2O
Ar
 (umidade do ar) e Tch (temperatura da 
chama) determinados em a) e d).