> restart:#"m09_p33"

> 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]

En un combustor a presión ambiente se quema octano con un exceso de aire del 25%, añadiéndose también un flujo de agua de 1 mol por cada mol de combustible, saliendo los productos a 1000 K. Se pide:

a) Indicar los productos esperados y determinar la varianza del sistema.

b) Calcular la composición de equilibrio.

c) Calcular el calor intercambiado con el exterior.

Datos:

> su1:="Aire":su2:="H2O":fuel:=C8H18:dat:=[A=1.25*A[0],c_a=1,Ts=1000*K_];

[A = `+`(`*`(1.25, `*`(A[0]))), c_a = 1, Ts = `+`(`*`(1000, `*`(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) Indicar los productos esperados y determinar la varianza del sistema..

Las combinaciones más plausibles de {C,H,O,N} son {CO2,CO,H2O,H2,CH4,CH3OH,HO,NH3,NO,NO2,N2O}.

La varianza, V=2+C-F-R=2+E-F=2+E-2=4 es independiente del número de compuestos.

Podemos elegir como datos la temperatura, la presión, la relación vapor/aire y la proporción de oxígeno en el aire.

> V:=2+C-F-R;V:=2+E-F;V_:=2+4-2;

`+`(2, C, `-`(F), `-`(R))
`+`(2, E, `-`(F))
4

b) Calcular la composición de equilibrio.

> eq:=eqMIX(a*fuel+a*A_*(c21*O2+c79*N2)+a*H2O=[2,3,4,6]);eq1:=eq15_2;eq1_:=Ateo(fuel);A_:=subs(dat,A[0]=rhs(eq1_),A);sol1_:=solve(subs(dat,{eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN}),{a,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[6]]});

`+`(`*`(a, `*`(C8H18)), `*`(a, `*`(A_, `*`(`+`(`*`(c21, `*`(O2)), `*`(c79, `*`(N2)))))), `*`(a, `*`(H2O))) = `+`(`*`(x[O2], `*`(O2)), `*`(x[N2], `*`(N2)), `*`(x[CO2], `*`(CO2)), `*`(x[H2O], `*`(H2O)))
A[0] = `/`(`*`(`+`(u, `*`(`/`(1, 4), `*`(v)), `-`(`*`(`/`(1, 2), `*`(w))), y)), `*`(c21))
A[0] = 59.52
74.40
{a = 0.1251e-1, x[CO2] = .1001, x[H2O] = .1251, x[N2] = .7357, x[O2] = 0.3910e-1}

c) Calcular el calor intercambiado con el exterior.

> PCI_:=subs(sol1_,PCI(eq)/a);i:='i':eq15_6_2;q[s]:=subs(T=Ts,sol1_,cpComp_,dat,rhs(eqqs)/a):'q[s]/a'=evalf(%);

`+`(`/`(`*`(0.5075e7, `*`(J_)), `*`(mol_)))
q[s] = `+`(`*`(a, `*`(PCI)), `-`(`*`(Sum(`*`(x[Com[i]], `*`(c[p, i])), i = 1 .. CP), `*`(`+`(T, `-`(T25))))))
`/`(`*`(q[s]), `*`(a)) = `+`(`/`(`*`(0.2964e7, `*`(J_)), `*`(mol_)))

i.e. 3,0 MJ por kg de fuel.

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