i.e. sale, en base molar 1/8=12,5% de H2O y 7/8=87,5% de H2, y en, base másica, por cada 2 g de H2 y 32/16=2 g de O2 salen 18/8=2.25 g de H2O y 2·(7/8)=1.75 g de H2 (56% de H2O y 44% de H2). Las mezclas H2/O2 son inflamables con una chispa en el rango xH2=4%..95% (flamability limits), luego puede iniciarse la combustión premezclada con un 12.5% de H2 en volumen (si no, siempre se podría encender cerca de los inyectores). 

Hemos visto que solo se combina el 12,5% molar del H2 de entrada, luego, para condiciones estándar: 

>	PCI_in:=PCI_H2/8;PCI_in_:=PCI(eq1_);PCI_in__:=subs(dat1,%/M);PCI_H2_:=PCI(H2+(1/2)*O2=H2O);PCI_H2__:=subs(dat1,%/M);

 

i.e. se liberarán 15,1 MJ/kg (15,1 MW por cada 1 kg/s de H2 introducido), que es 1/8 del PCI estándar del H2. 

La influencia de las condiciones de entrada es despreciable, pero la podemos calcular con el modelo de gases perfectos (puede comprobarse que en las condiciones dadas amboas sustancias son gaseosas). 

Con este modelo (MGP), la entalpía no depende de la presión, y su dependencia con la temperatura es dh/dT=cp, así que: 

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TvH2_1M:=evalf(subs(dat,solve(subs(dat1,dat,p1=pv1(T)),T)));TvO2_1M:=evalf(subs(dat,solve(subs(dat2,dat,p1=pv2(T)),T)));PCI_in150:=PCI_in298-Diff(hr,T)*(T150-T298);dhr_dT:=Sum(nu[i]*c[p][i],i=1..C);dhr_dT_:=(1/8)*c[p,H2O]+(7/8)*c[p,H2]-c[p,H2]-(1/16)*c[p,O2];dhr_dT__:=subs(cpComp,dhr_dT_);dhr_dT__:=subs(dat1,%/M);PCI_in150:=subs(dat,PCI_in__-%*(T1-T25));

 

i.e. un cambio insignificante, pese a haber tomado el valor usual en gases de escape, c[p,H2O]=47 J/(mol·K), en vez de un valor más aproximado para el vapor de agua como gas ideal, que a 150 K es tan solo de 25 J/(mol·K).  

c) La temperatura de combustión adiabática. 

>	eqTa:=Ta=T1+'PCI_in_/((1/8)*c[p,H2O]+(7/8)*c[p,H2])';subs(cpComp,[c[p,H2O],c[p,H2]]);eqTa_:=subs(cpComp,dat,eqTa);

 

i.e. saldrá un flujo de gases a 1000 K, con una composición del 87,5% de H2 y el resto de vapor de agua. Esta temperatura es baja para los valores medios de los cp tomados; si tomásemos valores más realistas (menores) se obtendría una Ta algo mayor. 

d) La proporción de moléculas de OH correspondientes al equilibrio químico. 

Si además de formarse H2O, se formara OH (pero todavía suponiendo que todo el O2 desaparece), en el equilibrio a esa Ta (el H2O será gas) habría: 

>

eq1:=H2O=(1/2)*H2+OH;eq9_25;eqhr25v:=hrR=h8_/2+h9_-h6_;eqgr25v:=grR=g8_/2+g9_-g6_;lnK_:=subs(dat,expand(subs(eqhr25v,eqgr25v,dat,rhs(eq9_25))));eqEQ1:=evalf(subs(p0=p0_,dat,eqEQ(eq1)));eqEQ1_:=evalf(subs(T=Ta,p0_=p0,p=p1,eqTa_,dat,eqEQ1));eqMIX(a*H2+(a/16)*O2=[6,8,9]);sol1:=solve({eqNX,eqBH,eqBO,eqEQ1_},{a,x[Comp[6]],x[Comp[8]],x[Comp[9]]}):sol1_:=subs(dat,sol1);

 

i.e. la proporción de OH en el equilibrio a 1000 K es despreciable (lo mismo que la de O2 y la de H, como podría comprobarse). 

Estas mezclas muy ricas se usan en los grandes cohetes de propulsante líquido para generar los gases que mueven las turbobombas de propulsante. Por ejemplo, en el motor RS-25, el mayor cohete reutilizable de H2/O2 construido (2 MN de empuje). El Space Shuttle usaba 3 de estos cohetes como motores principales (aparte de los dos de propulsante sólido), y la NASA piensa usarlo en futuros lanzadores. El RS-25 tiene una primera etapa de combustión en la que en una cámara auxiliar se hace reaccionar unos 50 kg/s de H2 con otros 50 kg/s de O2, produciéndose un flujo de gases a unos 1000 K (el material de la turbina aguanta poco más) que mueven las turbinas de las turbobombas que alimentan el H2 y el O2 en la cámara de combustión principal, donde se alcanzan unos 3250 K y 20 MPa.   

Comprobación de que, en cualquier caso, la suposición de que reacciona todo el O2 es adecuada. Si quedase O2 en equilibrio: 

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eq1:=H2+(1/2)*O2=H2O;eq9_25;eqhr25v:=hrR=h6_-h8_-h2_/2;eqgr25v:=grR=g6_-g8_-g2_/2;lnK_:=subs(dat,expand(subs(eqhr25v,eqgr25v,dat,rhs(eq9_25))));eqEQ1:=evalf(subs(p0=p0_,dat,eqEQ(eq1)));eqEQ1_:=evalf(subs(T=Ta,p0_=p0,p=p1,eqTa_,dat,eqEQ1));eqMIX(a*H2+(a/16)*O2=[2,6,8]);sol1:=solve({eqNX,eqBH,eqBO,eqEQ1_},{a,x[Comp[2]],x[Comp[6]],x[Comp[8]]})[1]:sol1_:=subs(dat,sol1);

 

luego, efectivamente, todo el O2 desaparece en este caso de mezcla muy rica. 

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