Combustión1 2014-2
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Sus aplicaciones de los procesos de combustión:
Calefacción (hogueras, estufas, calderas), Producción de electricidad (centrales térmicas), Propulsión (motores alternativos, turbinas de vapor,
turbinas de gas), Procesamiento de materiales (reducción de óxidos,
fundición, cocción, secado), Eliminación de residuos (incineración de basura), Producción de frío (frigoríficos de absorción), Iluminación (hasta finales del siglo XIX era el único
método de luz artificial).Clara Turriate
Combustión en un flujo estacionario
1 kmol combustible Cámara combustión
2
Productos
1
Aire
QReactivos _Q = H2 – H1_Q = HP – HR
kJkmol
_ _ _ HR = nComHcomb + nO2HO2
+ nN2 HN2 _ _ _
HP = nCO2 HCO2 + nH2O
HH2O + nN2
HN2
ProductosCámara combustión
1
combustible
AireT2
Q=0 Combustión adiabática
T2 Tª adiabática de llama
HP = HR
0= HP – HR
Clara Turriate
Balance de energía de un motor de combustión interna
combustible
Motor2
gases de escape
1
Aire
.W
. Q
HP y HR kJKmol combustible
.W potencia del banco
de ensayo .Q flujo de calor
kw
. . mcombncombflujo de combustible Mcomb
Kmolcombustible s
. . .Q = ncomb(HP – HR) + W
Ecuación de la energía :
Clara Turriate
Ejercicio1. En una caldera se quema completamente con aire seco un
combustible de relación molar: C/H2 = 7,33 obteniéndose un gas de chimenea. El aire y el combustible ingresan a la caldera a 25°C, los gases productos de la combustión salen a 1500 K y a presión constante. Si el aire ingresa con 30% de exceso, determine:
(a) La composición volumétrica de los humos.
(b) La cantidad de calor generado por la combustión, en Kcal/kg de combustible.
Datos Complementarios:
Calores específicos molares medios (cal/mol-°C) : CO2 (10,2), O2 (7,3), N2 (7,0), H2O (v) (8,3)
Entalpias de formación a 25°C (Kcal/mol) : CO2 (-94,1), H2O (g) (-57,8)
Clara Turriate
Problema 1.- 1500 Kg/ h de un fuel que contiene un 88% de C y un 12% en peso de hidrogeno se quema en un horno dando un gas de chimenea que contiene CO2, O2, N2 y agua, con la siguiente composición molar en base seca: CO2(13,1%), O2(3,7%), N2(83,2%)El aire y el fuel oíl entran al horno a 25°C y el horno pierde por las paredes 4,5x106 kcal /h. calcular:a)Los kmoles de gas de chimenea producidosb)Los kmoles de agua de combustión en el gas de chimenea por cada 100 kmoles de gas de chimenea secoc)El exceso de aire empleadod)La temperatura de salida de los gases de chimenea.
Calores específicos de los gases (kcal /kmol °C)CO2 : 10,2; O2: 7,3; N2: 7,9 H2O(v) : 8,3Entalpia de la reacción a 25°C: C+O2 →CO2 ∆H° = -94502 kcal/kmolEntalpia de formación del agua líquida a 25°C: - 68320kcal /kmolCalor latente de vaporización del agua a 25°C: 106000kcal /kmol
Clara Turriate
La composición química en base seca de cierto carbón es la siguiente: Composición en % en peso: Carbono 78,5 ; Oxígeno 10,0; Hidrógeno 6,0 ; Nitrógeno 1,5 ;Azufre 0,5 ;Cenizas 3,5. Además, el carbón contiene un 10 % de humedad. Se desea quemar este carbón con un 25 % de exceso de aire. Se pide:
(a) Relación aire/combustible (masa).
(b) Si la potencia calorífica superior (PCS) del combustible seco es de 42 MJ/kg, determinar la potencia calórica inferior (PCI) de este carbón seco.
c) Si este carbón se utiliza sin secado previo es decir, sin retirar la humedad; ¿cuál será su PCS aparente?
d) De los productos de combustión, se sabe que el CO2 contribuye al efecto invernadero, y el SO2 a la lluvia ácida. Calcular cuántos kg de CO2 y de SO2 se vierten al ambiente por cada tonelada de este carbón que se quema.
Problema 2.-
Clara Turriate