>	restart:#"m15_p57"

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

El análisis en base seca de los gases de salida de una caldera de gas natural (supóngase metano puro), es de un 10% de dióxido de carbono y un 3% de oxígeno (el resto nitrógeno). La salida tiene lugar a 90 ºC por un conducto de 10 cm de diámetro, con una velocidad media de 1 m/s. Se pide:
a) Aire usado en la combustión, relativo al teórico.
b) Consumo de combustible.
c) Potencia térmica comunicada al agua.

Datos:

>	su0:="Aire":su1:="CH4":dat:=[xCO2dry=0.10,xO2dry=0.03,T2=(90+273)*K_,D=0.1*m_,v=1*m_/s_];

Eqs. const.:

>	dat:=op(subs(g=g0,[Const])),op(dat),SI2,SI1:Adat:=get_gas_data(su0):Fdat:=get_gas_data(su1):

a) Aire usado en la combustión, relativo al teórico.

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eqST:=CH4+2*O2=CO2+2*H2O;eqA0:=Ateo(su1);eqMIX_:=eqMIX(a*CH4+a*A*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,5]);eqDat1:=xCO2dry=x[CO2]/(x[CO2]+x[O2]+x[N2]);eqDat2:=xO2dry=x[O2]/(x[CO2]+x[O2]+x[N2]);eqns:=subs(dat,{eqBC,eqBH,eqBO,eqBN,eqNX,eqDat1});sol1_:=subs(dat,solve({eqBC,eqBH,eqBO,eqBN,eqNX,eqDat1},{a,A,x[CO2],x[O2],x[H2O],x[N2]}));sol2_:=subs(dat,solve({eqBC,eqBH,eqBO,eqBN,eqNX,eqDat2},{a,A,x[CO2],x[O2],x[H2O],x[N2]}));eql:=lambda=A/A[0];eql_:=lambda=subs(sol1_,A/rhs(eqA0));

i.e., los datos eran redundantes (la pequeña discrepancia indica una medida muy precisa, e.g. no un 3% sino un 3,0%), y se ha usado un 16% de exceso de aire.

b) Consumo de combustible.

Aproximando la densidad de los gases producto en el escape por la del aire:

>	eqBM:=mP=rho*v*A;eqBM:=mP=(p0/(R*T2))*v*Pi*D^2/4;eqBM_:=evalf(subs(Adat,dat,%));

i.e. salen 7.6 g/s de gases, lo que será prácticamente igual al aire que entra, pues el combustible no es mucho.

>	eqmF:=mF=mA/(A*(MA/MF));mA:=mP;eqmF_:=subs(eqBM_,MA=M,Adat,MF=M,Fdat,sol1_,dat,eqmF);

i.e. se consumen 0,38 g/s de fuel.

c) Potencia térmica comunicada al agua.

>	eqBE:=Q=mF*PCI-mP*c[p]*(T2-T25);PCI_:=PCI(eqST);PCIm_:=subs(Fdat,PCI_/M);eqBE_:=subs(eqmF_,eqBM_,PCI=PCIm_,Adat,dat,eqBE);

i.e. 18,5 kW. Nótese que se han despreciado las pérdidas por las paredes al ambiente, y que las pérdidas por el escape sólo son de 0,4 kW (un 2% del PCI).

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