GUIA DE PROBLEMAS Nº 1 COMBUSTIÓN

GUIA DE PROBLEMAS Nº 1

  COMBUSTIÓN

1.-  Un gas natural con la siguiente composición en volumen: 92 % metano, 6,5 % etano, y 1,5 % propano, se quema con un 40 % en exceso de aire.  Determinar la composición de los gases de combustión (base seca).

Rta =  6,47 % O2  85,26 % N2  8,27 % CO2

2.- Una mezcla de metano y etano se quema con aire rico en oxígeno (50 % O2, 50 % N2). El análisis de los gases secos es : 25 % CO2,  60 % N2 , 15 % O2. Determinar:

a) Composición del combustible

b) Moles de aire empleado por mol de combustible

Rta. = a) 66,6 % etano, 33,4 % metano

           b) 8 moles

3.-Se quema un combustible con exceso de aire obteniéndose la siguiente composición de gases: 5 % CO2,  3,5 % CO,  11,4 % H2O,   7 % O2  y 73,1 % N2.  Determinar % de aire en exceso y la conversión de C en CO2.

Rta. = 36,8% de exceso, conversión: 59 %

4.- Un gas natural con la siguiente composición en volumen: 78,8 % metano, 14 % etano, 0,4 % CO2, 6,8 % N2, se quema con un 40 % de exceso de aire. El 74 % de los hidrocarburos se convierte en CO2 y el 26 % en CO.  Determinar la composición de los gases de combustión.

Rta. = 5,3 % CO2,  1,9  % CO,  13,3 % H2O,  6,4 % O2,  73,1 % N2

5.- Pentano puro se quema con exceso de aire, obteniéndose a la salida del horno un gas con la siguiente composición, en base seca: 4,49 % CO2,  14,38 % O2,  81,13 % N2.  Determinar el % de aire en exceso.

Rta. = 200 %

6.- Dada la siguiente composición de gases secos: 6,20 % CO2,   9,91 % O2,  83,89 % N2, determinar la fórmula mínima del combustible y el % de exceso de aire empleado.

Rta. = CH4, exceso 80 %

7.- Dada la siguiente composición de gases secos: 10,20 % CO2,    1,40 %CO,   2,90 % O2,   85,50 % N2, determinar la fórmula mínima del combustible, el % de conversión de C a CO2  y el % de exceso de aire empleado.

Rta. = CH3,  conversión  87,93 %,  exceso 10,72 %

8.- Determinar la composición de los gases de salida, en base seca, si se quema un combustible con la siguiente composición: 80 % metano, 15 % etano, 3 % propano y 2 % butano, con un 50 % de exceso de aire, siendo la conversión de C a CO2 del 80 %.

Rta. = 6,28 % CO2,  1,57 % CO,  8,22 % O2,  83,92 % N2

9.- Un gas con la siguiente composición: 70 % metano, 5 % propano, 15 % O2 y 10 % N2, se quema en un horno, conteniendo los gases de salida 7,73 % de CO2,  79,92%de O2 y N2  y el resto desconocido.  ¿Qué % de aire en exceso se usó? Rta. =  42,63 %

BALANCE DE MASA SIN REACCIÓN QUÍMICA

10.- Si se licúa el aire y se destila a bajas temperaturas se obtiene oxígeno puro.  En la figura se ven las dos columnas de destilación utilizadas. Calcular:

 a) el % de oxígeno de la alimentación F que se recupera en la corriente O

 b) los kmol/h de A si la corriente O es de 100 kmol/h

Composición de las corrientes: F = 79 % N2, 21 % O2;   A = 60 % N2, 40 % O2  ;  B  = 99 % N2, 1 % O2;  O = 0,5 % N2, 99,5 % O2;   N = 99 % N2, 1 % O2

                                                                  N: 99 % N2[pic 1]

                                                                         1 % O2 

  B: 99 % N2

       1 % O2                                                                                                  O: 0,5 % N2

                                                                                                                                     99,5 % O2

                                                              [pic 2]

F: 79% N2

       21 % O2

Rta. = a) 96,2 %;  b) A = 252,56 kmol/h

11.- Para el sistema de recuperación de acetona que se muestra en el diagrama, determinar el flujo másico de cada corriente y la composición de G.

Datos: F = 1,5 % molar de acetona en aire;  H = 1200 lb/h de agua;  D = 1000 lb/h,  99 % acetona, 1 % agua;  A = aire;  W = 5 % acetona,  95% agua  

Los % de las corrientes en estado líquido están en masa.

[pic 3]

 H

[pic 4]

  F                                       G

Rta. =     A = 35579,67 lb/h,   F = 36642,3 lb/h,   W = 1252,53 lb/h,   G = 2262,63 lb/h , 53 % agua, 47 % acetona

12.-  Determinar el valor de todas las corrientes y la composición de B.

Datos: A = 1000 ton/día solución 30 % de carbonato de sodio;  W = agua;  C = solución 60 %; D = solución 85 %;  Z = solución 99 %;  Y = agua;  R = solución saturada que contiene 0,8 toneladas de sal por tonelada de agua

                        W (agua)                             B           A[pic 5]

                                 C: soln. de                           R: soln. sat.                                

                           Na2CO3 60 %                            0, 8 t sal/ t agua

[pic 6]

                                                      D: Na2CO3 85 %

                        Y (agua)

                                                         Z: Na2CO3 99 %

Rta. =    Caudales en ton/día: R = 565,6;  C = 918,56;  Z = 303,08;  D = 352,94;  Y = 49,91;  W = 647,06;  B = 1565,  35 % sal

13.-Dos columnas de destilación, dispuestas como indica la figura, se emplean para fraccionar benceno, tolueno y xileno, a partir de una mezcla de los mismos. Determinar:

a) % de recuperación de cada uno de los solventes fraccionados

b) composición de F2

Datos: (composiciones en fracción molar)  F1: x = 0,25   t = 0,35   b = 0,40;     D1: b = 0,99   t = 0,01;     D2: x = 0,01   t = 0,96   b = 0,03;     P: x = 0,905  t = 0,095

                                                                D1                                                                                               D2[pic 7]

F1

                                                                                         F2

                                                                                                                             P

Rta. =   a) x  = 98,67 %, t = 91,47 %, b = 97,50 %;    b) x = 0,412,  t = 0,571,  b = 0,017

14.- Según el siguiente esquema, qué fracción de P1 (gasolina exenta de butano) pasa a través de la columna donde se elimina el isopentano?

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