>	restart:#"m16_p24"

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

Una caldera de gas natural opera con un 1,5% de oxígeno a la salida. Se pide:
a) Composición esperada a la salida y temperatura adiabática.
b) Concentración de óxido de nitrógeno a la salida suponiendo equilibrio a la temperatura adiabática.
c) Variación de los resultados anteriores al añadir una recirculación de gases de escape del 15% a 600 K.

Datos:

>	fuel:=CH4;dat:=[xO2=0.015,EGR=0.15,T_EGR=600*K_];

Esquema:

Eqs. const.:

>	dat:=op(dat),op(subs(g=g0,[Const])),SI2,SI1:

a) Composición esperada a la salida y temperatura adiabática.

Se supone que la medida del 1,5% es en base seca (i.e., por encima de la temperatura de rocío).

Relación de mezcla:

>	evalf(Ateo(fuel),2);A0_:=rhs(Ateo(fuel)):eq:=eqMIX(a*fuel+a*A*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,6]);eqDat:=x[O2]=subs(dat,xO2);sol1_:=fsolve(subs(eqDat,dat,{eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN}),{a,A,x[N2],x[CO2],x[H2O]});lambda:='A/A[0]';lambda_:=subs(sol1_,A/A0_);

Temperatura adiabática.

>	PCI_:=subs(sol1_,PCI(eq)/a);i:='i':eq15_7_2;Ta_:=rhs(subs(x[O2]=xO2,sol1_,cpComp_,dat,eq15_7_3));

b) Concentración de óxido de nitrógeno a la salida suponiendo equilibrio a la temperatura adiabática.

>	eq:=eqEQ(N2+O2=2*NO);eqEQNO_:=evalf(subs(p=p0,T=Ta_,eq));xNOeq_:=solve(subs(x[O2]=xO2,sol1_,dat,eqEQNO_),x[NO])[1];

i.e., como suele darse en ppm, 3000 ppm.

c) Variación de los resultados anteriores al añadir una recirculación de gases de escape del 15% a 600 K.

La relación aire / combustible no varía; simplemente se añade un gas diluyente algo caliente.

i.e.

>	eq:=eqMIX(a*fuel+a*A*(c21*O2+c79*N2)+a*A*(EGR/(1-EGR))*(x[O2]*O2+x[N2]*N2+x[CO2]*CO2+x[H2O]*H2O)=[2,3,4,6]);eqDat:=x[O2]=subs(dat,xO2);sol1_:=fsolve(subs(eqDat,dat,{eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN}),{a,A,x[N2],x[CO2],x[H2O]}):evalf(%,4);lambda:='A/A[0]';lambda_:=subs(sol1_,A/A0_);

Aunque el poder calorífico no varía con la dilución de oxígeno, la temperatura adiabática sí.

Si se desprecia la entalpía de la EGR:

>	PCI_:=subs(sol1_,dat,PCI(eq)/a);i:='i':eq15_7_2;Ta_:=rhs(subs(x[O2]=xO2,sol1_,cpComp_,dat,eq15_7_3));

y si no se desprecia:

>	subs(PCI=PCI+EGR*A*c[pEGR],eq15_7_2);c[pEGR]:=sum(delta[i]*x[Comp[i]]*c[p,Comp[i]],i=1..C_);c[pEGR_]:=subs(x[O2]=xO2,cpComp_,sol1_,dat,%):'c[pEGR]'=evalf(%);Ta_:=subs(sol1_,dat,T25+a*(PCI_+EGR*A*c[pEGR_]*(T_EGR-T25))/c[pEGR_]);

También se podría haber hecho como una mezcla: Ta-T25=0,85(2160-298)+0,15(600-298).

>	eqEQNO_:=evalf(subs(p=p0,T=Ta_,eqEQ(N2+O2=2*NO)));xNOeq_:=solve(subs(x[O2]=xO2,sol1_,dat,eqEQNO_),x[NO])[1]:'xNOeq'=evalf(%,2);

i.e., la EGR baja la Ta de 2160 K a 1900 K (lo que puede ser favorable) y baja la contaminación de NO desde 3000 ppm a 1700 ppm (lo que es buenísimo).

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