quemadores de llama laminar

QuemadoresNuevas tecnologas de combustin

SEMINARIO DE PROFUNDIZACIN EN ENERGA

Profesor:Bernardo Herrera Mnera

Que es una llama?

Una llama es una propagacin auto-sostenida de una zona de combustinlocalizada a velocidades subsnicas. Una llama ocupa solamente unapequea porcin de la mezcla combustible en cualquier momento. Si lavelocidad de propagacin es subsnica, la combustin se transmite pordeflagracin. En caso contrario, se tiene una detonacin.

Radiacin de una llama

En regiones con exceso deaire, la luz es azul debido alos radicales CH

En regiones ligeramente pordebajo del airedebajo del aireestequiomtrico, laradiacin es verde-azuldebido a los radicales C2

En regiones ricas, laradiacin es amarilla debidoal holln (C)

Tipos de llama

Estructura de una llama

Mecanismos de extincin de llama

Enfriamiento por estrechamiento

Enfriamiento por dilucin

Desplazamiento por explosin Desplazamiento por explosin

Desprendimiento

Retrollama

Inestabilidad de llamas

Retrollama: Ocurre cuando la combustin seretrocede hacia el interior del tubo donde seencuentra la premezcla. Representa un riesgo

Desprendimiento: Ocurre cuando la llama noest atada al puerto del quemador. Es dificilde estabilizar y puede resultar ruidosa

Estabilizacin de llamas

Diagrama de estabilidad para el gas natural

Formacin de holln

Correlaciones para calcular la longitud de llama

Correlaciones de Rope:

Puerto circular

S: Relacin estequiomtricaaire/combustible

TF: Temperatura combustible

T : Temperatura

No importan los efectos de la flotacin, si la atmsfera esta quieta o encoflujo, o haya exceso de comburente. La longitud de llama est en m

Puerto cuadrado T: Temperatura oxidante

Tf: Temperatura promedio llama

QF: Caudal de premezcla (m3/s)

Influencia de la tasa de aireacin en la longitud de llama

pri = Fraccin de aireestequiomtrico presente enel aire primario

Presin crtica y potencia trmicaPresin crtica: Presin a la cual la velocidad en la descarga es igual a la velocidad del sonido

1atmC 2

1PP

+=

Gas Hidrgeno 1.41

Metano 1.31Etano 1.222

v

p

CC

=

Donde:

Etano 1.22

Propano 1.13Butano 1.10

Gas natural 1.31Nitrgeno 1.40

Aire 1.40Vapor de agua 1.33

Helio 1.66

Potencia trmica:

TP Q PCI=

Coeficientes de descargaA B

C D

Ecuaciones de caudal descargado a baja presin

=

p2v

v = velocidadp = presin manomtrica = densidad de sitio

*

*

.*

*

2P

pPatmTT

dpCAQ

AIRE

+

=

*.*

PTdAIRE

Q = caudalC = coeficiente de descargad = densidad relativamg = caudal msicoA = rea de descarga* Condiciones estndar

pACpACQgm 22 ===&

Ecuaciones de caudal descargado a mediana presin

1

2 11

O

O O

P Pv

P

=

=

1

0

1

11

2PP

PPQMR O

QMRTPACQ

= **

v = velocidadP = presin absoluta del sitioP0 = presin absoluta de descarga = densidad de sitioQMR: masa reducida


QMRTdP

PACQOaire

=**

*

0

1TR

QPAm MRg

=&

Ecuaciones de caudal descargado a alta presin

PV

=

11

12

+

+=

K

*

0* TdPTPKACQ

=

10

21

+

PP

v = velocidadP = presin manomtrica = densidad de sitio


0**0* TdP

PKACQAIRE

=

00

11

12 PCAmg

+

+=&

Diseo de quemadores

Recomendable

Ejemplo

Disear un quemador de mltiples llamas capaz decalentar un litro de agua desde 25 C hasta 100 C en1 minuto. Suponga que solo el 70% de la energa queentra con el combustible es calor til. El diseo debecumplir la condicin de que cada llama sale porcumplir la condicin de que cada llama sale porinyectores redondos igualmente espaciados sobre unanillo que no debe tener un dimetro mayor a 160mm. El combustible a usar es GLP. La tasa deaireacin primaria es 60%. La longitud de la llama nodebe exceder 20 mm y la potencia especfica mximadel quemador de 9 W/mm2

NUEVAS TECNOLOGAS DE COMBUSTIN

Combustin sin llama

Combustin con aire

precalentado

Combustin sumergida

Combustin con aire

enriquecido

Combustin cataltica

Combustin sin llama

Combustin con aire precalentado

Combustin sumergida

Combustin enriquecida con oxgeno

Combustin cataltica

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