> restart:#"m15_p69"

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

[Ateo, Mf, PCI, PCS, eqEQ, eqMIX, eq_fit, get_hgs_data, hgs_r25, nulist, seqEBE]

En una cámara de combustión se quema propano con un 60% de exceso de aire a 100 ºC y 100 kPa. Se pide:

a) Relación aire/combustible en base másica y en base molar.

b) Composición de los productos.

c) Masa de CO2 producida por unidad de masa de combustible.

d) Temperatura de combustión adiabática.

e) Temperatura de rocío de los gases de escape.

Datos:

> su1:="Aire":su2:="H2O":fuel:=C3H8:dat:=[e=0.60,T0=(100+273.15)*K_];

[e = .60, T0 = `+`(`*`(373.15, `*`(K_)))]

Image

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) Relación aire/combustible en base másica y en base molar.

> eq15_2;eqA0:=Ateo(fuel);eq15_4;eqA:=A=subs(dat,(1+e)*rhs(eqA0));eqAmass:=A=subs(dat,rhs(eqA)*M/rhs(Mf(fuel)));

A[0] = `/`(`*`(`+`(u, `*`(`/`(1, 4), `*`(v)), `-`(`*`(`/`(1, 2), `*`(w))), y)), `*`(c21))
A[0] = 23.80952381
e = `+`(`/`(`*`(A), `*`(A[0])), `-`(1))
A = 38.09523810
A = 25.10822511

i.e. se queman 38 moles de aire por mol de fuel, o 25 kg de aire por kg de fuel.

b) Composición de los productos.

> eqM:=eqMIX(a*fuel+a*A*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,6]);eqNX;eqBC;eqBH;eqBO;eqBN;sol1:=subs(eqA,dat,solve({eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN},{a,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[5]]}));

`+`(`*`(a, `*`(C3H8)), `*`(a, `*`(A, `*`(`+`(`*`(c21, `*`(O2)), `*`(c79, `*`(N2))))))) = `+`(`*`(x[O2], `*`(O2)), `*`(x[N2], `*`(N2)), `*`(x[CO2], `*`(CO2)), `*`(x[H2O], `*`(H2O)))
1 = `+`(x[O2], x[N2], x[CO2], x[H2O])
0 = `+`(x[CO2], `-`(`*`(3, `*`(a))))
0 = `+`(`*`(2, `*`(x[H2O])), `-`(`*`(8, `*`(a))))
0 = `+`(`-`(`*`(2, `*`(a, `*`(A, `*`(c21))))), `*`(2, `*`(x[O2])), `*`(2, `*`(x[CO2])), x[H2O])
0 = `+`(`-`(`*`(2, `*`(a, `*`(A, `*`(c79))))), `*`(2, `*`(x[N2])))
{a = 0.2494061757e-1, x[CO2] = 0.7482185271e-1, x[H2O] = 0.9976247028e-1, x[N2] = .7505938241, x[O2] = 0.7482185273e-1}

i.e. sale un 75% de N2, un 10% de H2O, un 7% de CO2 y un 7% de O2.

c) Masa de CO2 producida por unidad de masa de combustible.

> Rel_CO2_fuel:=x[CO2]/a;Rel_CO2_fuel_:=subs(sol1,%);Rel_CO2_fuel_M_:=%*(0.044*kg_/mol_)/rhs(Mf(fuel));

`/`(`*`(x[CO2]), `*`(a))
3.000000000
3.000000000

i.e. la relación másica y la molar coinciden por ser iguales las masas molares del fuel y del CO2.

d) Temperatura de combustión adiabática.

> eq15_7_4;eq15_5;eq15_5_;eqPCs;eq:=eq_fit(fuel+c1*O2=c2*CO2+c3*H2O);PCS_:=PCS(eq);PCI_:=PCI(eq);b:=a*A;Ta_:=subs(cpComp,Tef_=T0,Tea_=T0,eqA,sol1,dat,rhs(eq15_7_5));

Ta = `+`(T25, `/`(`*`(`+`(`*`(a, `*`(`+`(PCI, `*`(c[p, C3H8], `*`(`+`(Tef, `-`(T25))))))), `*`(b, `*`(c[p, Air], `*`(`+`(Tea, `-`(T25))))))), `*`(Sum(`*`(delta[i], `*`(x[Com[i]], `*`(c[p, i]))), i = 1...
PC = `+`(`-`(Sum(`*`(nu[i], `*`(h[i])), i = 1 .. C)))
PCS = `+`(`-`(`/`(`*`(Sum(`*`(x[i], `*`(h[std, i])), i = 1 .. C)), `*`(a))))
PCI = `+`(PCS, `-`(`/`(`*`(x[H2O], `*`(h[lv25])), `*`(a))))
`+`(C3H8, `*`(5, `*`(O2))) = `+`(`*`(3, `*`(CO2)), `*`(4, `*`(H2O)))
`+`(`/`(`*`(2220030.00, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`+`(`/`(`*`(2043990.00, `*`(J_)), `*`(mol_)))
`*`(a, `*`(A))
`+`(`*`(1753.282540, `*`(K_)))

i.e. adiabáticamente, se alcanzarían 1750 K.

e) Temperatura de rocío de los gases de escape.

> xH2O_:=subs(sol1,x[H2O]);eqTR:=x[v]=p[v](T[R])/p;eqTR_:=xH2O_=subs(dat,pv(T)/p0);TR_:=solve(%,T);'TR'=TKC(%);

0.9976247028e-1
x[v] = `/`(`*`(p[v](T[R])), `*`(p))
0.9976247028e-1 = `+`(`*`(0.1e-1, `*`(exp(`+`(16.54, `-`(`/`(`*`(3985.), `*`(`+`(`/`(`*`(T), `*`(K_)), `-`(39.00))))))))))
`+`(`*`(318.8495731, `*`(K_)))
TR = `+`(`*`(45.6995731, `*`(`C`)))

i.e. empezaría a condensar agua si se enfriasen los gases de escape por debajo de 46 ºC.

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