Trabajo realizado para la materia de Termodinámica

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Instituto Tecnológico de La Paz

Ingeniería Bioquímica

Trabajo realizado para la materia

TERMODINÁMICA

Ejercicio 15.6

Problema: En una cámara de combustión entra propano líquido (C3H8) a 25’C y a una tasa de 0.05 kg/min, donde se mezcla y quema con 50 por ciento de exceso de aire que entra a la cámara de combustión a 7’C como se indica en la Figura. Un análisis de los gases de combustión revela que todo el hidrógeno en el combustible se convierte en H2O pero sólo 90 por ciento del carbono se quema en CO2, con el restante 10 por ciento formado CO. Si la temperatura de salida de los gases de combustión es 1500 K, determine a) el flujo másico del aire, y b) la tasa de transferencia de calor de la cámara de combustión.  

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Solución: Propano líquido se quema de manera estacionario con exceso de aire. Se busca determinar el flujo másico de aire y la tasa de transferencia de calor

Suposición: 1 Existen condiciones estacionarias de operación. 2 El aire y los gases de combustión son gases ideales. 3 Las energías cinética y potencial son insignificantes.

Análisis: Note que todo el hidrógeno en el combustible se quema en H2O pero 10 por ciento del carbono se quema de manera incompleta y forma CO. Además, el combustible es quemado con exceso de aire y por lo tanto existirá una cierta cantidad de O2 libre en los gases producto.

La cantidad teórica de aire está determinada a partir de la reacción estequiométrica como:  

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Balance de O2: [pic 4]

En ese caso, la ecuación balaceada para el proceso de combustión real con 50 por ciento de exceso de aire y un poco de CO en los productos se convierte en:

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1. La relación de aire-combustible para este proceso de combustión es: ´

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                           = 25.53 kg de aire/kg de combustible

Por ende,

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= (25.53 kg de aire/kg de combustible) (0.05 kg de combustible/min)

= 1.18 kg aire/min

1. La transferencia de calor para este proceso de combustión de flujo estacionario se determina a partir del balance de energía de flujo estacionario Esalida=Eentrada, aplicado sobre la cámara de de combustión por unidad de mol de combustible,

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Si se supone que el aire y los productos de combustión serán gases ideales, se tiene que h= h (T), y empleando datos de las tablas de propiedades se forma la siguiente minitabla:

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