>	restart:#"m15_p41"

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

El 19/2/1997 en Badalona (E) falleció un niño y otros cuatro hermanos hubieron de ser hospitalizados por intoxicación gaseosa atribuida a una combustión deficiente, al haber reemplazado el padre el suministro de gas natural canalizado por el de una bombona de butano. Se pide:
a) Para uno de los combustibles (p.e. para el butano), calcular la entalpía estándar de la reacción de combustión, así como la función de Gibbs y la entropía correspondientes. ¿Qué relación hay entre estos 3 valores?  Indicar la diferencia entre esta última y la entropía absoluta estándar del butano, por una parte, y la entropía absoluta estándar de la reacción de formación del butano a partir de sus elementos, por otra parte, dando los 3 valores numéricos.
b) Calcular el aire teórico demandado por ambos tipos de combustible, en base molar y másica, y el poder calorífico de cada combustible.
c) Suponiendo que los inyectores de los quemadores estuvieran diseñados para conseguir una combustión estequiométrica con 60% de aire primario (de aspiración por efecto venturi) y un 40% de aire secundario (de convección natural), calcular el procentaje estequiométrico de aire primario que sería aspirado por el butano, y sus consecuencias.

Datos:

>	su1:="Aire":su2:="H2O":fuel:=C4H10:dat:=[Perc_aire_prim=60,T0=298*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) Para uno de los combustibles (p.e. para el butano), calcular la entalpía estándar de la reacción de combustión, así como la función de Gibbs y la entropía correspondientes. ¿Qué relación hay entre estos 3 valores?  Indicar la diferencia entre esta última y la entropía absoluta estándar del butano, por una parte, y la entropía absoluta estándar de la reacción de formación del butano a partir de sus elementos, por otra parte, dando los 3 valores numéricos.

>	eq:=C4H10+(13/2)*O2=4*CO2+5*H2O;hgs_:=hgs_r25(eq):hr,gr,sr=evalf(%);eq0:=gr=hr-T0*sr;eq0_:=subs(dat,hgs_[2]=hgs_[1]-T0*hgs_[3]):'eq0'=evalf(%,2);sC4H10combustion:=evalf(hgs_[3]);member(fuel,Comp,'ifuel'):sC4H10combustible:=evalf(s||ifuel||_);sC4H10formacion:=s||ifuel||_-4*s18_-5*s8_;

b) Calcular el aire teórico demandado por ambos tipos de combustible, en base molar y másica, y el poder calorífico de cada combustible.

>

eq15_2;eq1_:=Ateo(fuel);A0m_:=subs(Adat,rhs(eq1_)*M/rhs(Mf(fuel))):A[0,m]=evalf(%);LIP:=(1/2)/(1+A[0]);LIP_:=subs(A[0]=rhs(eq1_),LIP);PCS_:=PCS(eq);PCSm_:=PCS_/rhs(Mf(fuel));eq1_CH4:=Ateo(CH4);A0m_CH4:=subs(Adat,rhs(eq1_CH4)*M/rhs(Mf(CH4))):A[0,m,CH4]=evalf(%);LIP_CH4:=subs(A[0]=rhs(eq1_CH4),LIP);PCS_:=PCS(CH4+2*O2=CO2+2*H2O);PCSm_:=PCS_/rhs(Mf(CH4));

c) Suponiendo que los inyectores de los quemadores estuvieran diseñados para conseguir una combustión estequiométrica con 60% de aire primario (de aspiración por efecto venturi) y un 40% de aire secundario (de convección natural), calcular el procentaje estequiométrico de aire primario que sería aspirado por el butano, y sus consecuencias.

>	eq15_5_:=(AGN+1)/(ABU+1)=sqrt(rhoGN/rhoBU);eq15_5_:=(AGN+1)/(ABU+1)=sqrt(0.016/0.058);AGN_:=0.6*9.5;ABU_:=subs(AGN=AGN_,dat,solve(eq15_5_,ABU));phi:=A[0]/ABU;phi:=evalf(subs(rhs(eq1_)/ABU_),2);

es decir, se produce una premezcla demasiado rica, que no quema todo el butano, produciéndose mucho CO (tóxico), que si no se logra oxidar completamente a CO2 con el aire secundario (lo cual es muy posible en locales con escasa ventilación en los que se trata de evitar la entrada de aire frío), produce intoxicación mortal.

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