>	restart:#"m15_p22"

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

El análisis elemental de un carbón dio el siguiente resultado (porcentajes de masa): C, 78%; S, 0,6%; H, 4%; N, 2%; H2O, 9% y 6,4% de ceniza. El poder calorífico bruto de este carbón es de 25 MJ/kg. Si la combustión completa se realiza con un 30% de exceso de aire a la presión de 100 kPa, calcular:

a) Ecuación de la reacción de la combustión.

b) La relación combustible/aire.

c) El punto de rocío de los productos.

d) Si los reactivos entran a la cámara de combustión a 25 °C y los productos se enfrían hasta 600 K, calcular el calor extraído.

Datos:

>	su1:="Aire":su2:="H2O":dat:=[y=0,fracC=0.78,fracS=0.006,fracH=0.04,fracN=0.02,fracH2O=0.09,fracN_=0.064,PC=25e6*J_/kg_,e=0.3,Ts=600*K_];

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) Ecuación de la reacción de la combustión.

Aprox. 1 kg_coal es equivalente a 780 g_C+6 g_S+40 g_H2 de combustibles, más 90 g_H2O (que contribuirá al punto de rocío), más 20 g_N2 que generan gases de salida, más 68 g_inertes, que no participan.

>	fuel_1kg:=subs(dat,[C=kg_*fracC/rhs(Mf(C)),S=kg_*fracS/rhs(Mf(S)),H2=kg_*fracH/rhs(Mf(H2)),H2O=kg_*fracH2O/rhs(Mf(H20)),N2=kg_*fracH/rhs(Mf(N2))]);fuel:=[(subs(fuel_1kg,C)+subs(fuel_1kg,S))*C/mol_+subs(fuel_1kg,H2)*H2/mol_+subs(fuel_1kg,H2O)*H2O/mol_+subs(fuel_1kg,N2)*N2/mol_];

i.e. juntamos los moles de C con los de S porque ambos consumen el mismo aire (CO2 y SO2) y hay muy poco azufre.

b) La relación combustible/air

1º calculemos la A[0]

>	eq:=eqMIX(a*op(fuel)+a*A0_1kg*(c21*O2+c79*N2)=[3,4,6]);sol1:=subs(dat,solve({eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN},{a,A0_1kg,x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[6]]}));A0m_1kg:='A0_1kg'*M[a];A0m_1kg:=subs(sol1,Adat,A0_1kg*M)*(mol_/kg_)/(kg_coal/kg_air);Am_:=A[0]*(1+e);Am_:=subs(dat,A0m_1kg*(1+e));

c) El punto de rocío de los productos.

>	eq8_2;Trocio_:=solve(subs(dat,eval(evalf(subs(x[v,sat]=x[H2O],sol1,p[v]=pv,p=p0,dat,eq8_2)))),T);Trocio=TKC(Trocio_);

d) Si los reactivos entran a la cámara de combustión a 25 °C y los productos se enfrían hasta 600 K, calcular el calor extraído.

>	eqqs;PCI_:=subs(sol1,PCI(eq)/a):PCI_1kg=evalf(%,2)*mol_/kg_coal;subs(sol1,cpComp_,T=Ts,dat,eqqs/a):q[s]=rhs(evalf(%,2))*mol_/kg_coal;

i.e. se han extraído 26 MJ por kg de carbón.

NOTA. Hay una discrepancia apreciable entre el poder calorífico calculado a partir de la composición, 30 MJ/kg, y el dado en el enunciado (25 MJ/kg). Para un carbón de hulla seco es más razonable el valor calculado que el del enunciado.

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