> restart:#"m15_p40"

> 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 atmosférica se queman 10 litros por minuto de etileno a 20 ºC con un 150% de aire teórico a 400 ºC, saliendo los productos a 1200 ºC. Se pide:
a) Aire teórico y límite de ignición pobre.
b) Poder calorífico y temperaturas de combustión adiabática.
c) Composición a la salida.
d) Calor intercambiado.
e) Temperatura de rocía a la salida.

Datos:

> su1:="Aire":su2:="H2O":fuel:=C2H4:dat:=[V=(0.010/60)*m_^3/s_,e=0.5,Tef=(20+273)*K_,Tea=(400+273)*K_,Ts=(1200+273)*K_];

[V = `+`(`/`(`*`(0.1667e-3, `*`(`^`(m_, 3))), `*`(s_))), e = .5, Tef = `+`(`*`(293, `*`(K_))), Tea = `+`(`*`(673, `*`(K_))), Ts = `+`(`*`(1473, `*`(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) Aire teórico y límite de ignición pobre.

> eq1:=eq15_2;eq1_:=Ateo(fuel);LIP:=(1/2)/(1+A[0]);LIP_:=subs(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] = 14.29
`+`(`/`(`*`(`/`(1, 2)), `*`(`+`(1, A[0]))))
`+`(`/`(`*`(`/`(1, 2)), `*`(`+`(1, A[0]))))
e = `+`(`/`(`*`(A), `*`(A[0])), `-`(1))
21.43
`/`(1, `*`(`+`(1, A)))
0.4458e-1

Nótese que se está lejos del LIP.

b) Poder calorífico y temperaturas de combustión adiabática.

c) Composición a la salida.

> 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]]});PCI_:=subs(sol1_,PCI(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, `*`(C2H4)), `*`(21.43, `*`(a, `*`(`+`(`*`(c21, `*`(O2)), `*`(c79, `*`(N2))))))) = `+`(`*`(x[O2], `*`(O2)), `*`(x[N2], `*`(N2)), `*`(x[CO2], `*`(CO2)), `*`(x[H2O], `*`(H2O)))
{a = 0.4458e-1, x[CO2] = 0.8917e-1, x[H2O] = 0.8917e-1, x[N2] = .7548, x[O2] = 0.6687e-1}
`+`(`/`(`*`(0.1323e7, `*`(J_)), `*`(mol_)))
Ta = `+`(T25, `/`(`*`(`+`(`*`(a, `*`(`+`(PCI, `*`(c[p, C2H4], `*`(`+`(Tef, `-`(T25))))))), `*`(b, `*`(c[p, Air], `*`(`+`(Tea, `-`(T25))))))), `*`(Sum(`*`(delta[i], `*`(x[Com[i]], `*`(c[p, i]))), i = 1...
Ta = `+`(`*`(2224., `*`(K_)))

i.e. unos 2220 K.

d) Calor intercambiado.

> i:='i':eq15_6_1;eqqs_:=subs(b=a*A_,sol1_,c[pa]=c[p,N2],cpComp,c[p,fuel,mol]=0,Tef_=T25,Tea_=Tea,T=Ts,dat,c=0,d=0,eq15_6_0);eqqs__:=q[s]/a=subs(sol1_,rhs(eqqs_)/a);n:='n':n[fuel]:=p0*V/(R[u]*T0);n_[fuel]:=subs(dat,n[fuel]);Q:=n[fuel]*q[s]/a;Q_:=subs(dat,n_[fuel]*rhs(eqqs__));

q[s] = `+`(`*`(a, `*`(h[e, C2H4, term])), `*`(b, `*`(c[pa], `*`(`+`(Te, `-`(T25))))), `*`(c, `*`(h[e, H2O])), `*`(d, `*`(c[p, O2], `*`(`+`(Te, `-`(T25))))), `-`(Sum(`*`(x[Com[i]], `*`(h[i])), i = 1 .....
q[s] = `+`(`/`(`*`(0.2777e5, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`/`(`*`(q[s]), `*`(a)) = `+`(`/`(`*`(0.6229e6, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`/`(`*`(p0, `*`(V)), `*`(R[u], `*`(T0)))
`+`(`/`(`*`(0.6962e-2, `*`(mol_)), `*`(s_)))
`/`(`*`(p0, `*`(V, `*`(q[s]))), `*`(R[u], `*`(T0, `*`(a))))
`+`(`*`(4337., `*`(W_)))

i.e. salen unos 3,9 kW de calor.

e) Temperatura de rocía a la salida.

> 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_);

x[v, sat] = `/`(`*`(p[v](T)), `*`(p))
`+`(`*`(316.7, `*`(K_)))
Trocio = `+`(`*`(43.5, `*`(?C)))

>