>	restart:#"m15_p25"

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

Se quema propileno (C3H6) en régimen estacionario a 1 atm con un 15% de exceso de aire en una cámara adiabática. El combustible y el aire entran por separado a temperatura y presión ambiente. Para limitar la temperatura de los gases de salida a 2000 K se inyecta agua líquida en la cámara. Suponiendo que en los productos se detecta únicamente la presencia de CO2, CO, O2, N2 y H2O y que el ambiente está a 25 °C y 1 atm, se pide:

a) La masa de agua líquida que hay que inyectar por unidad de masa de combustible y composición de la mezcla a la salida.

b) Temperatura de rocío en la mezcla a la salida de la cámara.

c) Exergía de la reacción (trabajo máximo obtenible de la reacción).

d) Irreversibilidad del proceso. ¿Qué % representa respecto a la exergía de la reacción?

Datos:

>	su1:="Aire":su2:="H2O":fuel:=C3H6:dat:=[e=0.15,Ts=2000*K_,T0=298*K_];xdat:=[x[N2]=0.756,x[O2]=0.2034,x[H2O]=0.0312,x[Ar]=0.0091,x[CO2]=0.0003];

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) La masa de agua líquida que hay que inyectar por unidad de masa de combustible y composición de la mezcla a la salida.

>

eqA0:=Ateo(fuel);eqe:=eq15_4;A_:=solve(subs(A[0]=rhs(eqA0),dat,eqe),A);eq:=eqMIX(a*fuel+a*A_*(c21*O2+c79*N2)+c*H2O=[2,3,4,6,7]);sol1_:=subs(dat,solve({eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN},{a,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[6]]}));PCI_:=subs(sol1_,PCI(eq)/a):i:='i':subs(q[s]=0,eq15_6_2);eqqs_:=subs(dat,sol1_,cpComp,T=Ts,q[s]=0,dat,eqqs):eq1:=evalf(subs(p=p0,T=Ts,dat,eqEQ(CO+(1/2)*O2=CO2)));sol2_:=solve(subs(sol1_,{eqqs_,eq1}),{x[CO],c});sol1__:=subs(sol2_,sol1_);PCI=subs(sol1_,sol2_,PCI_);r[water]:='c/a';r[water]:=subs(sol1_,sol2_,c/a):'r[water]'=evalf(%)*mol_water/mol_fuel;r_[water]:=r[water]*rhs(Mf(H2O))/rhs(Mf(fuel)):'r[water]'=evalf(%)*kg_water/kg_fuel;

b) Temperatura de rocío en la mezcla a la salida de la cámara.

>	eq8_2;Trocio_:=solve(subs(dat,eval(subs(x[v,sat]=x[H2O],sol1_,sol2_,p[v]=pv,p=p0,dat,eq8_2))),T);'Trocio_'=TKC(Trocio_);

c) Exergía de la reacción (trabajo máximo obtenible de la reacción).

Respecto a la atmósfera de referencia de la pág 204:

>

eqphi_fuel:=phi[CuHvOw]=u*phi[CO2]+(v/2)*phi[H2O]+phi[r25]-(u+v/4-w/2)*phi[O2];phi[r25]=-gr25;eqphi_r:=phi[r25]=-u*g[CO2]-(v/2)*g[H2O]+g[fuel]+(u+v/4-w/2)*g[O2];eq:=eq_fit(fuel+a*O2=b*CO2+c*H2O):phi_:=-hgs_r25(eq)[2]:'phi[r25]'=evalf(phi_);phi25:=-R[u]*T25*ln(x);phi[N2]:=subs(dat,evalf(subs(Const,x=x[N2],xdat,phi25))):'phi[N2]'=evalf(%);phi[O2]:=subs(dat,evalf(subs(Const,x=x[O2],xdat,phi25))):'phi[O2]'=evalf(%);phi[H2O]:=subs(dat,evalf(subs(Const,x=x[H2O],xdat,-R[u]*T25*ln(x*p0/pv(T25))))):'phi[H2O]'=evalf(%);phi[CO2]:=subs(dat,evalf(subs(Const,x=x[CO2],xdat,phi25))):'phi[CO2]'=evalf(%);eqphi_fuel_:=subs(CuHvOw=fuel,phi[r25]=phi_,u=3,v=6,w=0,g[fuel]=g39_,eqphi_fuel):evalf(%,3);phi[s]:=c[p]*(Ts-T0)-R*T0*ln(Ts/T0);phi[s]:=subs(sol1_,sol2_,dat,evalf(subs(Adat,dat,phi[s]*M/a))):'phi[s]'=evalf(%);

i.e. del combustible podría haberse obtenido 2,00 MJ/mol, de la reacción ya sólo 1,96 MJ/mol y de los gases de escape ya sólo 1,31 MJ/mol. Nótese que los dos primeros valores son numéricamente parecidos al PC.

d) Irreversibilidad del proceso. ¿Qué % representa respecto a la exergía de la reacción?

>	irr:='phi[fuel]-phi[s]';irr_:=subs(dat,eqphi_fuel_,phi[fuel]-phi[s]):'irr'=evalf(%,2);'irr/phi[r]'=evalf(irr_/phi_,3);

>