> restart:#"m15_p36"

> 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]

Se quema 1 litro por segundo de etano, que entra a temperatura ambiente, con 100% de aire, que entra a 500 ºC, extrayéndose 15 kW de potencia térmica. Se pide:
a) Aire teórico y límite de ignición pobre.
b) Poder calorífico y temperaturas de combustión adiabática máxima.
c) Temperatura de salida y de rocío en el escape.
Datos:

> su1:="Aire":su2:="H2O":fuel:=C2H6:dat:=[V=1e-3*m_^3/s_,e=1,Tea=(500+273)*K_,Qs=15000*W_];

[V = `+`(`/`(`*`(0.1e-2, `*`(`^`(m_, 3))), `*`(s_))), e = 1, Tea = `+`(`*`(773, `*`(K_))), Qs = `+`(`*`(15000, `*`(W_)))]

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) Aire teórico y límite de ignición pobre.

> eq1:=eq15_2;eq1_:=Ateo(fuel);LIP:=(1/2)/(1+A[0]);LIP_:=subs(A[0]=rhs(eq1_),LIP);eq15_4;A_:=solve(subs(A[0]=rhs(eq1_),dat,eq15_4),A);Percent_fuel:=1/(1+A);Percent_fuel_:=1/(1+A_);

A[0] = `/`(`*`(`+`(u, `*`(`/`(1, 4), `*`(v)), `-`(`*`(`/`(1, 2), `*`(w))), y)), `*`(c21))
A[0] = 16.67
`+`(`/`(`*`(`/`(1, 2)), `*`(`+`(1, A[0]))))
0.2830e-1
e = `+`(`/`(`*`(A), `*`(A[0])), `-`(1))
33.34
`/`(1, `*`(`+`(1, A)))
0.2912e-1

Nótese que se está justo en el LIP.

b) Poder calorífico y temperaturas de combustión adiabática máxima.

> eq:=eqMIX(a*fuel+a*A[0]*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,6]);sol1_:=solve(subs(A[0]=rhs(eq1_),dat,{eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN}),{a,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[6]]});PCI_:=subs(sol1_,PCI(eq)/a);PCS_:=subs(sol1_,PCS(eq)/a);eq15_7_4;eqTa_:=subs(b=a*A_,sol1_,cpComp_,c[p,fuel]=0,c[p,Air]=c[p,N2],Tef_=T25,Tea_=Tea,dat,eq15_7_5);

`+`(`*`(a, `*`(C2H6)), `*`(a, `*`(A[0], `*`(`+`(`*`(c21, `*`(O2)), `*`(c79, `*`(N2))))))) = `+`(`*`(x[O2], `*`(O2)), `*`(x[N2], `*`(N2)), `*`(x[CO2], `*`(CO2)), `*`(x[H2O], `*`(H2O)))
{a = 0.5503e-1, x[CO2] = .1101, x[H2O] = .1651, x[N2] = .7248, x[O2] = 0.2752e-4}
`+`(`/`(`*`(0.1428e7, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`+`(`/`(`*`(0.1560e7, `*`(J_)), `*`(mol_)))
Ta = `+`(T25, `/`(`*`(`+`(`*`(a, `*`(`+`(PCI, `*`(c[p, C2H6], `*`(`+`(Tef, `-`(T25))))))), `*`(b, `*`(c[p, Air], `*`(`+`(Tea, `-`(T25))))))), `*`(Sum(`*`(delta[i], `*`(x[Com[i]], `*`(c[p, i]))), i = 1...
Ta = `+`(`*`(3120., `*`(K_)))

PCS=1560 MJ/mol y Ta=3120 K.

c) Temperatura de salida y de rocío en el escape.

> rho[fuel]:=subs(dat,p0*rhs(Mf(fuel))/(R[u]*T0));m[fuel]:=subs(dat,rho[fuel]*V);n[fuel]:=subs(dat,m[fuel]/rhs(Mf(fuel)));qs_:=subs(dat,Qs/n[fuel]);qs_a_:=subs(sol1_,dat,a*Qs/n[fuel]);eq:=eqMIX(a*fuel+a*A_*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,6]);sol1_:=solve(subs(A[0]=rhs(eq1_),dat,{eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN}),{a,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[6]]});eq15_6_1;Ts_:=subs(c=0,dat,solve(subs(q[s]=qs_a_,b=a*A_,sol1_,c[p,C2H6,mol]=0,c[pa]=c[p,N2],cpComp_,Tef_=T25,Tea_=Tea,dat,d=0,eq15_6_0),T));eq8_2;Trocio_:=solve(subs(dat,eval(subs(x[v,sat]=x[H2O],sol1_,p[v]=pv,p=p0,dat,eq8_2))),T);Trocio=TKC(Trocio_);

`+`(`/`(`*`(1.253, `*`(kg_)), `*`(`^`(m_, 3))))
`+`(`/`(`*`(0.1253e-2, `*`(kg_)), `*`(s_)))
`+`(`/`(`*`(0.4177e-1, `*`(mol_)), `*`(s_)))
`+`(`/`(`*`(0.3591e6, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`+`(`/`(`*`(0.1976e5, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`+`(`*`(a, `*`(C2H6)), `*`(33.34, `*`(a, `*`(`+`(`*`(c21, `*`(O2)), `*`(c79, `*`(N2))))))) = `+`(`*`(x[O2], `*`(O2)), `*`(x[N2], `*`(N2)), `*`(x[CO2], `*`(CO2)), `*`(x[H2O], `*`(H2O)))
{a = 0.2871e-1, x[CO2] = 0.5741e-1, x[H2O] = 0.8612e-1, x[N2] = .7560, x[O2] = .1005}
q[s] = `+`(`*`(a, `*`(h[e, C2H6, term])), `*`(b, `*`(c[pa], `*`(`+`(Te, `-`(T25))))), `*`(c, `*`(h[e, H2O])), `*`(d, `*`(c[p, O2], `*`(`+`(Te, `-`(T25))))), `-`(Sum(`*`(x[Com[i]], `*`(h[i])), i = 1 .....
`+`(`*`(1310., `*`(K_)))
x[v, sat] = `/`(`*`(p[v](T)), `*`(p))
`+`(`*`(316.0, `*`(K_)))
Trocio = `+`(`*`(42.8, `*`(?C)))

i.e., sale a unos 1310 K, y, si se enfriase hasta 315 K condensaría parte del agua.

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