>	restart:#"m15_p71"

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

En una cámara de combustión se quema n-octano con aire ambiente a 25 ºC, 100 kPa y 80% de humedad relativa. El análisis en base seca de los productos es: 10% de CO2, 6% de O2, 1% de CO, y el resto nitrógeno. Se pide:

a) Relación aire/combustible usada.

b) Porcentaje de aire teórico usado.

c) Porcentaje de agua condensada si se atemperan los productos con el ambiente.

d) Temperatura de combustión adiabática.

Datos:

>	su1:="Aire":su2:="H2O":fuel:=C8H18:dat:=[T0=(25+273.15)*K_,phi0=0.8,xCO2s=0.10,xO2s=0.06,xCOs=0.005];xN2s_:=subs(dat,1-xCO2s-xO2s-xCOs);

Eqs. const.:

>	Adat:=get_gas_data(su1):Wdat:=get_gas_data(su2),get_liq_data(su2):get_pv_data(su2):dat:=op(dat),xN2s=xN2s_,op(subs(g=g0,[Const])),Adat,SI2,SI1:Mf_:=rhs(Mf(fuel));

a) Relación aire/combustible usada.

Si planteamos la ecuación de mezcla tenemos 7 incógnitas (5x,a A) y 8 ecuaciones, luego hay 1 redundante.

>

eqM:=eqMIX(a*fuel+a*A*(c21*O2+c79*N2)=[2,3,4,6,7]);eqNX;eqBC;eqBH;eqBO;eqBN;eq1:=xCO2s=x[CO2]/(x[CO2]+x[O2]+x[CO]+x[N2]);eq2:=xO2s=x[O2]/(x[CO2]+x[O2]+x[CO]+x[N2]);eq3:=xCOs=x[CO]/(x[CO2]+x[O2]+x[CO]+x[N2]);sol1:=subs(dat,solve({eq2,eq3,eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN},{x[CO2],x[O2],x[CO],x[N2],x[H2O],a,A}));sol2:=subs(dat,solve({eq1,eq3,eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN},{x[CO2],x[O2],x[CO],x[N2],x[H2O],a,A}));sol3:=subs(dat,solve({eq1,eq2,eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN},{x[CO2],x[O2],x[CO],x[N2],x[H2O],a,A}));

i.e. A=80 moles de aire por cada mol de fuel.

b) Porcentaje de aire teórico usado.

>	eq15_2;eqA0_:=Ateo(fuel);A_A0:=A/A[0];A_A0:=subs(sol1,A/rhs(eqA0_));A0m:=rhs(eqA0_)*subs(Adat,M)/Mf_;Am:=subs(sol1,A)*subs(Adat,M)/Mf_;

i.e. se ha usado un 136% de aire teórico (se quema con un 36% de exceso de aire).

c) Porcentaje de agua condensada si se atemperan los productos con el ambiente.

Hemos visto que sale un xH20=0,106, y sabemos que a 25 ºC los gases no condensables sólo admiten xH2O=xvsat=pv25/p0=0,032, luego condensará el 70%.

>	xvsat:=p[v,T25]/p0;xvsat:=evalf(subs(dat,pv(T0)/p0));dis:=xvsat/subs(sol1,x[H2O]);cond:=1-dis;

i.e. condensa el 70% del agua.

d) Temperatura de combustión adiabática.

>	eqTa;PCI_:=PCI(subs(sol1,eqM/a));PCIm_:=PCI_/Mf_;eqTa_:=subs(sol1,cpComp,dat,eqTa);

i.e. Ta=1870 K.

>

NOTA. Para resolver a mano el primer apartado, es mejor formular la relación de mezcla así:

>	eq0:=a*fuel+A*a*(c21*O2+c79*N2)=xCO2s*CO2+b*H2O+xO2s*O2+xCOs*CO+(1-xCO2s-xO2s-xCOs)*N2;eq1:=a*8=xCO2s+xCOs;eq2:=a*18=b*2;eq3:=a*A*c21*2=xCO2s*2+b+xO2s*2+xCOs;eq4:=a*A*c79*2=(1-xCO2s-xO2s-xCOs)*2;eqs:=subs(dat,{eq1,eq2,eq3});

Como antes, hay una ecuación redundante, pero el resultado es similar: A=80 moles de aire por cada mol de fuel..

>	sol4:=solve(eqs,{a,A,b});sol3:=solve(subs(dat,{eq1,eq2,eq4}),{a,A,b});sol2:=solve(subs(dat,{eq1,eq4,eq3}),{a,A,b});sol1:=solve(subs(dat,{eq4,eq2,eq3}),{a,A,b});

>