PROBLEMAS DE COMBUSTIÓN

PROBLEMA N°1.- En un proceso FEES, a la presión constante de una atmosfera. Se quema butano

( Y el análisis ORSAT de los productos arroja lo siguiente: 7.8% ; 1.1% ; 8.2% Y

82.9% . Determinar:

1) El % At.

2) El calor de combustión si los reactantes y productos se encuentran a 25°C.

3) La temperatura de la llama adiabática.

SOLUCIÓN

Ecuación real

a ( )+b ( ) 7.8 + 1.1 + 8.2 + 82.9 +

a=2.225, b=22.1125, c=11.125.

Ecuaciónestequiométrica

2.225 ( )+ m ( ) 8.9 + 82.9 +

d=11.125, m=14.4625.

Hallando el exceso:

22.1125=14.4625 (1+ )

=52.89%.

At= (1+ )=152.89%.

Hallando el calor:

+

+ +

+

+

+

=

⁄

Hallando la temperatura de la llama adiabática:

+

+ +

+ …………..(a)

T=1500K en (a)

T=1600K en (a)

T=1700K en (a)

T=1900K en (a)

Para hallar la temperatura de la llama adiabática interpolamos entre 1700k y 1800k debido que en

ese rango se encuentra el

T(K) (KJ)

1700 -456360.65

Tx -321528.075

1900 406635.05

Tx=1731.2475K.

PROBLEMA N°2.- Una mezcla de combustible de 50% de C7H16 y 50% de C8H18 se oxida con el

20% de exceso de aire. Determine:

4) La masa de aire requerida para 50Kg de combustible

5) El análisis volumétrico para el producto de combustión

SOLUCION:

Tomando 100kg de la mezcla:

n C7H16 =

= 0.5 kmol

n C8H18 =

=0.44 kmol

Ecuación estequiometrica

(0.5 C7H16 + 0.44 C8H18) + b (O2 + 3.76 N2) p CO2 + q H2O + r N2

Balanceando: C : 7 x 0.5 +8 x 0.44 = p p = 7.02

H : 16 x 0.5 + 18 x 0.44 = 2p q = 7.96

O : 2b = 2p + q b = 11

(0.5 C7H16 + 0.44 C8H18) +11 (O2 + 3.76 N2) 7.02 CO2 + 7.96 H2O + 41.36 N2

Ecuación real

(0.5 C7H16 + 0.44 C8H18) +1.2 x 11 x (O2 + 3.76 N2) 7.02 CO2 + 7.96 H2O + 49.632N2 + 2.2 O2

La relación aire combustible es:

ra/c=

= 18.09

a) ma = ra/c x mc = 18.09 x 50 = 904.6 kg

b) N° de moles total = 7.02+ 7.96 + 49.632 +2.2 = 66.812.

El análisis volumétrico de los productos es:

CO2: 10.5 %

H2O: 11.9%

N2: 74.3 %

O2: 3.3 %

PROBLEMA N°1.3. Mil metros cúbicos de etano a 95 kpa, 10°C, son quemados con 20% de aire

excedente. Determinar:

6) La masa de agua formada.

7) El punto de rocio de los productos que están a 95kpa. 210°C.

Solución:

P*V=R*T*n.

95(1000)=8.3 (283)n

n=40.44kmol.

Luego en la ecuación estioquiometrica:

40.44 C2H6 + 140 (O2 + 3.76 N2) 80.88CO2 +526,4N2 + 121,32 H2O

Luego en la ecuación real con exceso:

40.44C2H6 +168 (O2 + 3.76 N2) 80.22 CO2 +121.32H2O +631.68N2 +28O2

Por lo tanto:

En (1)

Reemplazando en (2)

PROBLEMA N°1.4 en un proceso decombustión se quema butano (C4H10). Si la temperatura y

presión atmosférica es 35 c y 100kpa respectivamente y la masa de aire requeridos es 25kg aire

por 1 kg de combustible.Si la combustión es completa y la presión de los productos 100 kpa.

Determinar:

8) El porcentaje de exceso del aire.

9) Temperatura de punto de rocio.

Solución:

Ecuación Estequimetrica

(C4H10 + 6.5 (O2 + 3.76 N2) 4 CO2 +24.44N2+5H2O

Ecuación Real

(C4H10 +6.5(1+ex) (O2 + 3.76 N2) 4 CO2 +5 H2O+(1+ex)24.44 N2+6.5 exO2

ra/c=25=

Ex= 62.49%

H2O =

.

De tabla termodinámica: agua saturada:

Interpolamos:

P(kpa) T(°C)

7.5 40.29

9.474 Tc

10 45.81

Tc=44.649°C