>	restart:#"m15_p11"

>	read`../therm_chem.m`:with(therm_chem);with(therm_proc):

En la cámara de combustión de una turbina de gas se usa un combustible de composición C8H18, midiéndose los siguientes parámetros: Tentra,aire=400 K, Tentra,fuel=50 °C, Tsale,prod=1100 K, ventra,aire=100 m/s, vsale,prod=150 m/s, relación combustible/aire=0,021 kgfuel/kgaire. Se pide:

a) Relación aire/combustible teórica

.b) Relación aire/combustible realmente usada.

c) Relación aire/combustible suponiendo combustión completa y adiabática.

d) Eficiencia térmica de la combustión

Datos:

>	su1:="Aire":su2:="H2O":fuel:=C8H18:dat:=[Te1=(50+273)*K_,Te2=400*K_,Ts=1100*K_,v1=100*m_/s_,v2=150*m_/s_,A[mas]=1/0.021];

Eqs. const.:

>	Adat:=get_gas_data(su1):Wdat:=get_gas_data(su2),get_liq_data(su2):get_pv_data(su2):dat:=op(dat),op(subs(g=g0,[Const])),Adat,SI2,SI1:

a) Relación aire/combustible teórica.

>	eq1:=eq15_2;eq1:=Ateo(fuel);

i.e. 59,5 moles de aire por mol de fuel.

b) Relación aire/combustible realmente usada.

A partir del dato de la relación fuel/aire:

>	eq2:=A[mol]=A[mas]*Mf/Ma;eqMf_:=Mf(fuel);eq2_:=subs(Mf=rhs(eqMf_),Ma=M,Adat,dat,eq2);eq3:=eq15_3;eq3:=A[0]/A[mol];eq3_:=subs(A[0]=rhs(eq1),eq2_,dat,eq3);

i.e., según el dato de relación fuel/aire, se usan 187 moles de aire por mol de fuel, la riqueza es sólo del 32%.

c) Relación aire/combustible suponiendo combustión completa y adiabática.

Aire necesario para alcanzar esa temperatura adiabáticamente:

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eq:=eqMIX(a*fuel+b*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,6]);sol1:=subs(dat,solve({eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN},{b,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[5]]}));PCI_:=subs(sol1,PCI(eq)/a);PCS_:=subs(sol1,PCS(eq)/a);i:='i':eq15_6_1;eqdat:=q[s]=0,c[p,fuel,mol]=1000*J_/(kg_*K_)*rhs(eqMf_),c[pa]=c[p,N2];eqBE_:=a=subs(dat,solve(subs(eqdat,Tef=Te1,Tea=Te2,T=Ts,sol1,cpComp_,dat,c=0,d=0,eq15_6_0),a));subs(eqBE_,sol1);Aad:=subs(sol1,eqBE_,b/a);

i.e., si no hubiese pérdidas, se necesitaría algo más aire del dato de relación fuel/aire para conseguir esa temperatura.

d) Eficiencia térmica de la combustión.

Se puede definir como la entalpía térmica de los gases generados dividido por la entalpía térmica correspondiente a la combustión adiabática y completa.

La clave está en que se ha usado menos aire del correspondiente a esa temperatura adiabática.

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eqeta:=eta=(Ts-T25)/(Ta-T25);eq:=eqMIX(a*fuel+b*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,6]);eqDat:=b/a=rhs(eq2_);sol1:=subs(dat,solve({eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN,eqDat},{a,b,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[5]]}));eq15_7_4;expand(subs(Tef_=Te1,Tea_=Te2,sol1,eqBE_,cpComp_,dat,eq15_7_5));eqeta_:=subs(dat,%,eqeta):evalf(%,2);

que indica que un 5% del poder calorífico ha ido a pérdidas de calor y/o a inquemados.

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