> restart:#"m09_p18"

Se alimenta un reactor con monóxido de carbono y aire en proporción estequiométrica. Sabiendo que la salida es a 50 kPa y 2500 K, se pide:

a) Calcular la composición de salida y el balance energético suponiendo combustión completa.

b) Calcular la composición de salida y el balance energético suponiendo combustión en equilibrio.

Datos:

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

> su1:="Aire":su2:="CO":dat:=[p1=50e3*Pa_,T1=2500*K_];

[p1 = `+`(`*`(0.50e5, `*`(Pa_))), T1 = `+`(`*`(2500, `*`(K_)))]

Esquema:

> `:=`(Sistemas, [VC])

[VC]

Eqs. const.:

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

a) Calcular la composición de salida y el balance energético suponiendo combustión completa.

> eq:=eqMIX(a*CO+b*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4]);eqDat:=b/a=rhs(Ateo(su2));sol1_:=subs(dat,solve({eqDat,eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN},{a,b,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]]})):'sol1'=evalf(%,2);

`+`(`*`(a, `*`(CO)), `*`(b, `*`(`+`(`*`(c21, `*`(O2)), `*`(c79, `*`(N2)))))) = `+`(`*`(x[O2], `*`(O2)), `*`(x[N2], `*`(N2)), `*`(x[CO2], `*`(CO2)))
`/`(`*`(b), `*`(a)) = 2.381
sol1 = {a = .35, b = .83, x[CO2] = .35, x[N2] = .65, x[O2] = 0.}

> eqBE:=Qsale=PCI+(c[pf]+(b/a)*c[pa])*(T0-T25)-Sum('delta[i]*x[Comp[i]]*c[p,Comp[i]]/a',i=1..C)*(T1-T25);PCI_:=subs(sol1_,PCI(eq)/a):'PCI'=evalf(%,2);i:='i':eqBE_:=subs(cpComp,sol1_,b=a*b_a,c[pf]=c[p,CO2],dat,dat,(Qsale=PCI_+(c[p,CH4]+(b/a)*c[p,N2])*(T25-T25)-sum('delta[i]*x[Comp[i]]*c[p,Comp[i]]/a',i=1..C_)*(T1-T25))):evalf(%,2);

Qsale = `+`(PCI, `*`(`+`(c[pf], `/`(`*`(b, `*`(c[pa])), `*`(a))), `*`(`+`(T0, `-`(T25)))), `-`(`*`(Sum(`/`(`*`(delta[i], `*`(x[Comp[i]], `*`(c[p, Comp[i]]))), `*`(a)), i = 1 .. C), `*`(`+`(T1, `-`(T25...
PCI = `+`(`/`(`*`(0.28e6, `*`(J_)), `*`(mol_)))
Qsale = `+`(`/`(`*`(0.23e5, `*`(J_)), `*`(mol_)))

b) Calcular la composición de salida y el balance energético suponiendo combustión en equilibrio.

> ### WARNING: allvalues now returns a list of symbolic values instead of a sequence of lists of numeric values
eq:=eqMIX(a*CO+b*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,7]);eq1:=evalf(subs(p=p1,dat,eqEQ(CO+(1/2)*O2=CO2)));eq1_:=evalf(subs(T=T1,dat,eq1));sol1_:=allvalues(solve(subs(dat,{eq1_,eqDat,eqNX,eqBC,eqBO,eqBN}),{a,b,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[7]]})):'sol1'=evalf(%,2);

`+`(`*`(a, `*`(CO)), `*`(b, `*`(`+`(`*`(c21, `*`(O2)), `*`(c79, `*`(N2)))))) = `+`(`*`(x[O2], `*`(O2)), `*`(x[N2], `*`(N2)), `*`(x[CO2], `*`(CO2)), `*`(x[CO], `*`(CO)))
`/`(`*`(x[CO2]), `*`(`^`(x[O2], `/`(1, 2)), `*`(x[CO]))) = `+`(`*`(0.2110e-4, `*`(exp(`+`(`/`(`*`(0.3404e5, `*`(K_)), `*`(T)))))))
`/`(`*`(x[CO2]), `*`(`^`(x[O2], `/`(1, 2)), `*`(x[CO]))) = 17.35
sol1 = {a = .33, b = .80, x[CO] = 0.76e-1, x[CO2] = .26, x[N2] = .63, x[O2] = 0.38e-1}

> PCI:=-Sum('delta[i]*x[Comp[i]]*h||i',i=1..C)/a;PCI_:=subs(sol1_,-sum('delta[i]*x[Comp[i]]*h||i||_',i=1..C_)/a):'PCI'=evalf(%,2);eqBE_:=subs(cpComp,sol1_,b=a*b_a,c[pf]=c[p,CO2],dat,dat,(Qsale=PCI_+(c[p,CH4]+(b/a)*c[p,N2])*(T25-T25)-sum('delta[i]*x[Comp[i]]*c[p,Comp[i]]/a',i=1..C_)*(T1-T25))):evalf(%,2);

`+`(`-`(`/`(`*`(Sum(`*`(delta[i], `*`(x[Comp[i]], `*`(h || i))), i = 1 .. C)), `*`(a))))
PCI = `+`(`/`(`*`(0.33e6, `*`(J_)), `*`(mol_)))
Qsale = `+`(`/`(`*`(0.70e5, `*`(J_)), `*`(mol_)))

>