>	restart:#"m16_p01"

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

En un combustor se inyecta a razón de un mol de CO y un mol de O2, a presión y temperatura ambiente, y se provoca la reacción isobárica. Se pide:

a) Determinar la constante de equilibrio en función de la temperatura

b) Calcular la composición y temperatura de salida y el calor transferido, suponiendo que se ha producido 0,1 mol de CO2.

c) Calcular la composición y temperatura de salida y el calor transferido, suponiendo que se ha producido 0,9 mol de CO2.

d) Calcular la composición y temperatura de salida en condiciones adiabáticas.

e) Calcular la temperatura adiabática correspondiente a la combustión completa.

Datos:

>	su1:="Aire":su2:="H2O":dat:=[nf=1*mol_,nO=1*mol_,nCO2_1=0.1*mol_,nCO2_2=0.9*mol_];

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) Determinar la constante de equilibrio en función de la temperatura

>	eq1:=eqEQ(CO+(1/2)*O2=CO2);lnK=-10.4+34000*K_/T;#lnK:=evalf(expand(ln(rhs(%))));

b) Calcular la composición y temperatura de salida y el calor transferido, suponiendo que se ha producido 0,1 mol de CO2.

Incógnitas: a,xCO2,xCO,xO2,T,q.

Ecuaciones: eqNX,eqBC,eqBO,eqEQ,eqDat,eqBE.

>

eq:=eqMIX(a*CO+a*O2=[2,4,7]);eqDat:=x[CO2]/a=subs(dat,nCO2_1/nf);sol1_:=solve(subs(dat,{eqNX,eqBC,eqBO,eqDat}),{a,x[Comp[2]],x[Comp[4]],x[Comp[7]]});simplify(subs(sol1_,eq/a));Ts_:=solve(subs(sol1_,p=p0,eq1),T);PCI_:=PCI(subs(sol1_,eq/a));eq15_6_2;eqBE_:=q[s]/a=subs(cpComp_,sol1_,Ts=Ts_,dat,PCI_-sum(delta[i]*x[Comp[i]]*c[p,Comp[i]],i=1..C_)*(Ts-T25)/a);Q_:=subs(dat,rhs(eqBE_)*nf);

i.e. para que saliese tan poca proporción de CO2 se necesitarían temperaturas altísimas, unos 4000 K, lo que requeriría añadir 220 kJ por mol de fuel (220 kW si entra 1 mol/s de CO).

c) Calcular la composición y temperatura de salida y el calor transferido, suponiendo que se ha producido 0,9 mol de CO2.

>

eq:=eqMIX(a*CO+a*O2=[2,4,7]);eqDat:=x[CO2]/a=subs(dat,nCO2_2/nf);sol1_:=solve(subs(dat,{eqNX,eqBC,eqBO,eqDat}),{a,x[Comp[2]],x[Comp[4]],x[Comp[7]]});simplify(subs(sol1_,eq/a));Ts_:=solve(subs(sol1_,p=p0,eq1),T);PCI_:=PCI(subs(sol1_,eq/a));eq15_6_2;eqBE_:=q[s]/a=subs(cpComp_,sol1_,Ts=Ts_,dat,PCI_-sum(delta[i]*x[Comp[i]]*c[p,Comp[i]],i=1..C_)*(Ts-T25)/a);Q_:=subs(dat,rhs(eqBE_)*nf);

i.e. ahora saldría a 2600 K, habiendo desprendido 92 kJ por mol de fuel (92 kW por mol/s de CO).

d) Calcular la composición y temperatura de salida en condiciones adiabáticas.

Incógnitas: a,xCO2,xCO,xO2,T.

Ecuaciones: eqNX,eqBC,eqBO,eqEQ,eqBE.

>

eq:=eqMIX(a*CO+a*O2=[2,4,7]);eq15_7_2;PCI_:=PCI(eq);eqTa;eqEQ_:=subs(p=p0,T=Ta,eqTa,cpComp_,eq1);sol1_:=fsolve(subs(dat,SI0,{eqNX,eqBC,eqBO,eqEQ_}),{a,x[Comp[2]],x[Comp[4]],x[Comp[7]]},{a=0..1,x[Comp[2]]=0..1,x[Comp[4]]=0..1,x[Comp[7]]=0..1});Q_:=subs(dat,rhs(eqBE_)*nf);PCI__:=subs(sol1_,PCI_);Ta_:=subs(cpComp_,sol1_,dat,rhs(eqTa));

i.e., en condiciones adiabáticas saldría un 58% de CO2, a 2600 K.

e) Calcular la temperatura adiabática correspondiente a la combustión completa.

>	eq:=eqMIX(a*CO+a*O2=[2,4,7]);eqDat:=x[CO]=0;sol1_:=evalf(solve(subs(dat,{eqNX,eqBC,eqBO,eqDat}),{a,x[Comp[2]],x[Comp[4]],x[Comp[7]]}));simplify(subs(sol1_,eq/a));PCI_:=PCI(subs(sol1_,eq/a));eq15_7_2;Ta_:=subs(sol1_,cpComp_,dat,rhs(eqTa));

i.e., si la combustión fuese completa, saldrían los gases a casi 4300 K. Pero hay que hacer notar que a tan altas temperaturas habría que estudiar la disociación O2=O+O.

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