> restart:#"m09_p30"

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

[Ateo, Mf, PCI, PCS, eqEQ, eqMIX, eq_fit, get_hgs_data, hgs_r25, nulist, seqEBE]

El análisis volumétrico de los productos secos de la combustión de un hidrocarburo da 13,6% de CO2, 0,4% de O2, 0,8% de CO, 0,4% de CH4 y el resto de nitrógeno, obteniéndose 13,6 moles de CO2 por mol de combustible quemado. Se pide:

a)  Determinar la fórmula molecular del combustible.

b)  Relación aire/combustible y riqueza.

c)  Poder calorífico y temperatura de combustión adiabática

Datos:

> su1:="Aire":su2:="H2O":dat:=[w=0,o=0,y=0,xsCO2=0.136,xsO2=0.004,xsCO=0.008,xsCH4=0.004,xsH2=0,xCO2_a=13.6];

[w = 0, o = 0, y = 0, xsCO2 = .136, xsO2 = 0.4e-2, xsCO = 0.8e-2, xsCH4 = 0.4e-2, xsH2 = 0, xCO2_a = 13.6]

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)  Determinar la fórmula molecular del combustible.

> xsN2:=1-xsCO2-xsCO-xsO2-xsH2-xsCH4;xsN2_:=subs(dat,xsN2);eq:=subs(w=0,x_=0,y=0,eqMIX(a*CuHvOwNxSy+b*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,6,7,10]));i:='i':eqDat1:=subs(x[H2O]=0,dat,xsCO2=x[CO2]/sum(delta_[i]*x[Comp[i]],i=1..C_));eqDat2:=subs(x[H2O]=0,dat,xsCO=x[CO]/sum(delta_[i]*x[Comp[i]],i=1..C_));eqDat3:=subs(x[H2O]=0,dat,xsO2=x[O2]/sum(delta_[i]*x[Comp[i]],i=1..C_));eqDat4:=subs(x[H2O]=0,dat,xsN2=x[N2]/sum(delta_[i]*x[Comp[i]],i=1..C_));eqDat5:=subs(dat,x[CO2]/a=xCO2_a);eqDat6:=subs(x[H2O]=0,dat,xsCH4=x[CH4]/sum(delta_[i]*x[Comp[i]],i=1..C_));sol1_:=subs(dat,solve({eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN,eqDat1,eqDat2,eqDat3,eqDat5,eqDat6},{a,b,u,v,x[CO2],x[CO],x[H2O],x[N2],x[O2],x[CH4]})):sol1__:=subs(seq(x[Comp[i]]=x_[Comp[i]],i=[2,3,4,6,7,10]),x=0,seq(x_[Comp[i]]=x[Comp[i]],i=[2,3,4,6,7,10]),sol1_);A=b/a;A_:=subs(sol1__,b/a);

`+`(1, `-`(xsCO2), `-`(xsCO), `-`(xsO2), `-`(xsH2), `-`(xsCH4))
.848
`+`(`*`(a, `*`(CuHvOwNxSy)), `*`(b, `*`(`+`(`*`(c21, `*`(O2)), `*`(c79, `*`(N2)))))) = `+`(`*`(x[O2], `*`(O2)), `*`(x[N2], `*`(N2)), `*`(x[CO2], `*`(CO2)), `*`(x[H2O], `*`(H2O)), `*`(x[CO], `*`(CO)), ...
.136 = `/`(`*`(x[CO2]), `*`(`+`(x[O2], x[N2], x[CO2], x[CO], x[CH4])))
0.8e-2 = `/`(`*`(x[CO]), `*`(`+`(x[O2], x[N2], x[CO2], x[CO], x[CH4])))
0.4e-2 = `/`(`*`(x[O2]), `*`(`+`(x[O2], x[N2], x[CO2], x[CO], x[CH4])))
.848 = `/`(`*`(x[N2]), `*`(`+`(x[O2], x[N2], x[CO2], x[CO], x[CH4])))
`/`(`*`(x[CO2]), `*`(a)) = 13.6
0.4e-2 = `/`(`*`(x[CH4]), `*`(`+`(x[O2], x[N2], x[CO2], x[CO], x[CH4])))
{a = 0.8599e-2, b = .9230, u = 14.80, v = 34.18, x[CH4] = 0.3440e-2, x[CO] = 0.6879e-2, x[CO2] = .1169, x[H2O] = .1400, x[N2] = .7293, x[O2] = 0.3440e-2}
{a = 0.8599e-2, b = .9230, u = 14.80, v = 34.18, x[CH4] = 0.3440e-2, x[CO] = 0.6879e-2, x[CO2] = .1169, x[H2O] = .1400, x[N2] = .7293, x[O2] = 0.3440e-2}
A = `/`(`*`(b), `*`(a))
107.3

i.e. CuHv podría ser C15H34 (el pentadecano es C15H32, pero lo más seguro es que sea una mezcla).

b)  Relación aire/combustible y riqueza.

> eq1:=eq15_2;eq1_:=subs(w=0,y=0,sol1__,dat,eq15_2);eq2:=eq15_3;eq2_:=subs(eq1_,A=A_,eq2);

A[0] = `/`(`*`(`+`(u, `*`(`/`(1, 4), `*`(v)), `-`(`*`(`/`(1, 2), `*`(w))), y)), `*`(c21))
A[0] = 111.1
phi = `/`(`*`(A[0]), `*`(A))
phi = 1.035

c)  Poder calorífico y temperatura de combustión adiabática

> PCI_:=subs(sol1__,PCI(eq)/a);PCIm_:=PCI_/subs(sol1__,((u*12+v*1)/1000)*kg_/mol_);PCS_:=subs(sol1__,PCS(eq)/a);eq15_7_2;eqTa_:=subs(cpComp_,sol1__,dat,eqTa);

`+`(`/`(`*`(0.9405e7, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`+`(`/`(`*`(0.4441e8, `*`(J_)), `*`(kg_)))
`+`(`/`(`*`(0.1012e8, `*`(J_)), `*`(mol_)))
Ta = `+`(T25, `/`(`*`(a, `*`(PCI)), `*`(Sum(`*`(x[Com[i]], `*`(c[p, i])), i = 1 .. CP))))
Ta = `+`(`*`(2413., `*`(K_)))

i.e., unos 2410 K.

>