TAREA SEMANA 8 TERMODINAMICA

Reacciones químicas y combustión

Miguel Palma Montenegro

Termodinámica

Instituto IACC

27-12-2020

Se quema metano (CH4) con aire seco. El análisis de los productos en base seca es de 5,20% de CO2, 0,33% de CO, 11,24% de O2 y 83,2 % de N2. Determine.

Según tabla A-1, las masas molares de y de aire son[pic 1]

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Se considera 100 kmol de productos secos.

 [pic 3]

 [pic 4]

 [pic 5]

 [pic 6]

 [pic 7]

 [pic 8]

La ecuación de combustión para 1 kmol de combustible se consigue dividiendo la ecuación anterior por 5,53, entonces,

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a) La relación aire-combustible

 [pic 10]

b) El porcentaje usado del aire teórico.

 [pic 11]

 [pic 12]

 [pic 13]

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Determine la entalpía de combustión del metano (CH4) a 25 °C y 1 atm, usando los datos de entalpía de formación de la tabla termodinámica A-26. Suponga que el agua en los productos se encuentra en fase líquida. Compare su resultado con el valor listado en la tabla A-27

La ecuación estequiométrica para la reacción es,

 [pic 15]

La entalpia de combustión de  se transforma en,[pic 16]

 [pic 17]

Empleamos la tabla A-26 para , por lo que,[pic 18]

 [pic 19]

 [pic 20]

Según tabla A-27, , tenemos un valor de , siendo muy similar al resultado de .[pic 21][pic 22][pic 23]

Se quema metano (CH4) con 300% de exceso de aire en un contenedor adiabático de volumen constante. Inicialmente, el aire y el metano están a 1 atm y 25 °C. Suponiendo combustión completa, determine la presión y la temperatura finales de los productos de combustión.

Tenemos la ecuación de combustión,

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Balance de [pic 25]

 [pic 26]

  , para este caso, se reduce a[pic 27]

 [pic 28]

Podemos sustituir   (Moran, Shapiro, Boettner, & Bailey, 2014).[pic 29]

 [pic 30]

Ahora bien, según tablas los valores  , tenemos que,[pic 31]

[pic 32]

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 [pic 34]

 [pic 35]

 [pic 36]

Tenemos que según 1100K,

 [pic 37]

 [pic 38]

Tenemos que según 1200K,

 [pic 39]

 [pic 40]

Interpolamos y nos da [pic 41]

Para obtener la presión, tenemos que tener el volumen, por lo tanto,

 [pic 42]

 [pic 43]

Se quema propano (C3H8) gaseoso en un proceso de flujo estacionario a presión constante a 100 kPa, con 200% de aire teórico. Durante el proceso de combustión, 90% del carbono en el combustible se convierte en CO2 y 10% se convierte en CO. Determine.

Tenemos que,

[pic 44]

Según tabla -1

a) La ecuación de combustión balanceada

 [pic 55]

Balance [pic 56]

Sustituimos,

 [pic 57]

Al tener una reacción con exceso de aire del 100% tenemos que,

 [pic 58]

Balance [pic 59]

Sustituimos y nos queda que,

 [pic 60]

b) La temperatura de punto de rocío del producto, en °C

 [pic 61]

La temperatura de punto de rocío a  según tabla A-5, nos da [pic 62][pic 63]

c) La transferencia de calor de la cámara de combustible en kJ, después de que 100 kmol de combustible se queman cuando los reactivos entran a la cámara de combustión a 25 °C y los productos se enfrían a 25 °C.

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