1. Se necesita diseñar una nueva cámara de combustión para realizar un tratamiento térmico metalúrgico en un pequeño pe queño horno de fundición. Según la normativa de contaminación atmosférica, atm osférica, exige que dicha cámara no supere el ,! " de #$, Se utiliza cierta cantidad de combustible, el cual es propano que se mezcla con aire seco a una temperatura de %& ', siendo la temperatura de salida un ()" en aumento de la temperatura de entrada. *eterminar+ a -orcentae de aire teórico, s/ posee 0" de $x/geno 1 22.0 " de *ióxido de #arbono en los productos de la combustión. 3nalice en función del 2))" de moles de gases producto seco. b 4a relación combustible5aire real c 6l calor transferido en dicha cámara 787g, bao un proceso a presión constante. *atos+ .! " #$ 0" $% 22.0" #$% a -ara conocer el porcentae de aire ai re teórico+ 6s necesario conocer la cantidad de combustible, por eso se procede a balancear estequiometricamente la ecuación de la reacción real.
2. Se quema etano con una 0) " de aire en exceso. 4a conversión del etano es de &) ",del etano quemado, %0 " reacciona para formar #$ 1 el resto forma #$%. #alcular lacomposición molar de los gases de chimenea 1 la relación que existe entre el aguaformada 1 los gases de chimenea secos.
4o primero que se debe determinar es el aire alimentado al horno. -ara lo cual se debecalcular primero el aire teórico. 6l aire teórico es la cantidad de aire requerido paraquemar totalmente el gas alimentado hasta combustión completa.6scribamos primero la ecuación de #ombustión #ompleta para el etano.#%9! : (8% $% ; %#$% : <9%$ =2 >omemos como ?ase de #alculo+ 2)) 7gmol8h de 6tano
6l 3ire 3limentado es el aire teórico mas el aire en exceso =0) ", por lo que el airealimentado será 2,0 veces el aire teórico. 3ire 3limentado @ 2!!!,( 7gmol8h A 2,0 @%0)) 7gmol8h #omposición del Bas de Salida+
3.
http+88Cebdelprofesor.ula.ve8ingenieria8claudiag8*ocuD-E8D-E "%)-rocesos"%)basados"%)en"%)transferencia"%)de"%)calor.pdf
COMBUSTIBLE
1. 4a combustión de metano gaseoso con aire seco, produce las siguientes proporciones volumétricas+ &.( " de #$%, ).0 " #$, <" $%, *eterminar+ a 6l número de moles de aire utilizados por mol de combustible. b 6l porcentae de aire teórico utilizado,
2. 6n un secadero de serr/n se emplea aire a %)) F#, precalentado gracias la adición de una pequeña cantidad de propano que se quema. 6l aire 1 el propano alimentados están secos 1 a %0 F# 1 2,% bar. 6l aire sale del secadero a G) F# 1 con una humedad relativa del &) ". 6n el secadero se tratan G0 7g8h de serr/n con una humedad del <) ", 1 se desea llegar a un " de humedad Hnal. Se pide+ a) Relación aire/combusible en base molar. b >emperatura de roc/o del aire alimentado al secadero, estado < =F#. c Iepresentación en el diagrama psicrométrico del proceso experimentado por el aire. d 3gua evaporada en el secadero =7g8h. e #audal volumétrico del propano =m< 8s. f =$pcional, < puntos J3 qué temperatura entrar/a el aire al secadero =estado < si el aire alimentado =estado 2 tuviera una humedad relativa del 0) "K Suponer la misma relación aire seco8combustible que la del apartado =a.
S$4L#DMN+ a Ielación aire8combustible en base molar+
Se resuelve con el balance de energ/a en la cámara de combustión =combustión adiabática. ?alance de materia =reacción global por 7mol de #<9+ #<9 : a=$% : <,(! N% @ < #$% : G 9%$ =g : <,(!a N% : =a O 0 $% ?alance de energ/a+ E @ ) @ P9 @ P9r o : QP9sal O QP9ent #alor de reacción estándar =de la >abla 22 P9r o @ abla !+ QP9sal @ QncpP> @ <=G),G0) : G=ema 2) 5 Vezclas Ieactivas 1 #ombustión -or tanto, 3W @ G,(!a82 @ <&2, 7mol aire87mol #<9
http+88CCCG.tecnun.es8asignaturas8termo8>emas8>ema2)5 #ombustion.pdf
COMBUSTI!"
1. Ln cilindro contiene una mezcla estequiométrica de etileno =#%9G 1 aire. 4a mezcla ocupa un volumen de 2G litros 1 la presión 1 temperatura son <,< bar 1 2)) X#. 4a entalp/a de combustión del etileno gaseoso es de 5G(.%0) 7R87g cuando toda el agua de los productos queda en fase vapor =-#D. Se pide+ a *eterminar el número de moles de etileno que ha1 en la mezcla 1 calcular los coeHcientes estequiométricos de la reacción. b) #eerminar el calor rans$eri%o cuan%o se &ro%uce la combusión com&lea a &resión consane ' la em&eraura (nal es %e 3 *C. Los calores es&ec+(cos me%ios se &ue%en omar %e la Tabla ,. El calor es&ec+(co me%io %el eileno enre 2- ' 1 *C es iual a 3,3 0/mol . c #alcular el volumen Hnal ocupado por los gases de combustión.
d *eterminar la temperatura a la que de deben enfriarse los productos para que el vapor de agua comience a condensar =punto de roc/o. Suponer que la presión total en el cilindro permanece constante e igual a <,< bar. Solución a Número de moles de etileno 1 auste de los coeHcientes estequiométricos. Ntotal @ -Y8I> @ <<) 7-aT 2GZ2)O< m< T 8 ,<2G 7R87mol 'T <(< 'T @ 2,G& Z2)O< 7mol @ 2,G& mol 3uste reacción =suponiendo 2 mol de #%9G+ #%9G : < $% : <,(! N%T ; % #$% : % 9%$ : 22,% N% Suponiendo 2 mol de #%9G se tienen %:%:22,%@20,% moles totales[ luego para 2,G& moles totales se tienen+ N#%9% @ 2,G&820,% @ ),)&(0 mol 4a reacción austada será la de arriba multiplicada por ),)&(0. b #alor de reacción Virando los valores de los cp medios en la >abla ! 1 sustitu1endo se obtiene+ Er @ P9r @ P9) r : Q P9p 5 Q P9r @ OG(.%0) 7R87gT ),)&(0 molT %Z2)O< 7g8molT : ),)&(0=%\G%,)&&:%\8-f @ =2,G)Z2)O<=,<2G=0(<8<<) @ ),)%20 m< @ %2,0 litros d >emperatura de roc/o >r @ >s =pv 9%$ [ pv=9%$ @ =N9%$8Ntotal \ - @ =%\),)&(082,G&\<<) @ G<,% 7-a U =>abla %2 >s ] ( X#
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2.
3. 20)) 'g8h de un fuel que contiene un " de # 1 un 2%" en peso de 9 se queman en un horno dando un gas de chimenea que contiene #$%, $%, N% 1 9%$, con la siguiente composición molar en base seca+ #$%+ 2<.2", $%+ <.( ", N%+ <.%" 6l aire 1 el fueloil entran al horno a %0F# 1 el horno pierde por las paredes G.0•2)! 7cal8h. #alcular+ a 4os 7mol de gas de chimenea producidos. b 4os 7moles de agua de combustión en el gas de chimenea por cada 2)) 7moles de gas de chimenea seco. c 6l exceso de aire empleado d 4a temperatura de salida de los gases de chimenea. *3>$S+ #alores espec/Hcos de los gases =7cal87mol F#+ #$%+ 2).% [ $%+ (.<[ N%+ (.&[ 9%$ =v+ .< Yariación entálpica de la reacción a %0F#+ # : $ % @^ #$% 39)@5 &G0)% 7cal87mol 6ntalp/a de formación de 9%$=2 a %0F# + 5!<%) 7cal87mol
#alor latente de vaporización del 9 %$ a %0F#+ 2)!)) 7cal87mol.
?ase de cálculo+ 2)) 7g de fuel5oil 6N>I3*3 WL645$D4+ # @ =8=2% @ (.<< 7mol 9% @ =2%8% @ ! 7mol
B3S *6 #9DV6N63+ #$% @ (.<< 7mol 9%$ @ ! 7mol ?alance de carbono =7moles + (.<< @ _ =).2<2 @^ _ @ 00.&0 7moles ?alance de nitrógeno =7oles + ` =).(& @ _ =).<% @^ ` @ 0.&< 7moles aire $% @ =).%2=0.&< @ 2%.< 7moles N% @ =).(&=0.&< @ G!.00 7moles
a =!2.&0=20))82)) @ &%&.%0 7mol8h gas de chimenea. b =!=2))800.&0 @ 2).(% 7mol 9%$82)) 7mol gas chimenea seco. c $% teórico @ (.<< : =!8% @ 2).<< 7moles ^ =2).<< =2))8%2@G&.%2 7mol aire " exceso @ =0.&< 5 G&.%28=G&.%2 x 2)) @ 2&.(0 "
a =!2.&0=20))82)) @ &%&.%0 7mol8h gas de chimenea. b =!=2))800.&0 @ 2).(% 7mol 9%$82)) 7mol gas chimenea seco. c $% teórico @ (.<< : =!8% @ 2).<< 7moles ^ =2).<< =2))8%2@G&.%2 7mol aire " exceso @ =0.&< 5 G&.%28=G&.%2 x 2)) @ 2&.(0 "
?alance de energ/a+ Σ∆9-roductos 5 Σ∆9Ieactivos : Σ∆9reacción @ E Σ∆9productos @ [=(.<<=2).% : =%.)(=(.< : =G!.00=(.) : =!.)=.< ] =>5 %0 : =2)!))=!T @ G!0.0< => 5 %0 : ! 5 22!<.< : ! @ 2!2%.0F#
