Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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REACCIONES QUÍMICAS
Solución Se quema carbón con análisis en masa conocido con la cantidad
teórica de aire. Se deben determinar las fracciones molares de los gases productos,
su masa molar aparente y la relación aire-combustible.
Suposiciones 1 La combustión es estequiométrica y, por lo tanto, completa.
2 Los productos de combustión contienen CO 2 , H 2 O, SO 2 y N 2 solamente (la
ceniza se ignora). 3 Los gases de combustión son gases ideales.
Análisis Las masas molares del C, H 2 , O 2 , S y aire son 12, 2, 32, 32 y 29
kg/kmol, respectivamente (tabla A-1). Ahora consideramos 100 kg de carbón
por simplicidad. Observando que los porcentajes másicos en este caso corresponden
a las masas de los constituyentes, los números de moles de los constituyentes
del carbón se determinan como
N C
N H2
N O2
N N2
N S
m C
M C
m H2
M H2
m O2
M O2
m N2
M N2
m S
M S
84.36 kg
12 kgkmol
1.89 kg
2 kgkmol
4.40 kg
32 kgkmol
0.63 kg
28 kgkmol
0.89 kg
32 kgkmol
7.030 kmol
0.9450 kmol
0.1375 kmol
0.0225 kmol
0.0278 kmol
La ceniza consiste en el material no combustible en el carbón. Por lo tanto, la
masa del contenido de ceniza que entra a la cámara de combustión es igual
al contenido másico que sale. Haciendo caso omiso, por simplicidad, de este
componente no reactivo, la ecuación de combustión se puede escribir como
7.03C 0.945H 2 0.1375O 2 0.0225N 2 0.0278S a th O 2 3.76 N 2
xCO 2 yH 2 O zSO 2 wN 2
Realizando el balance de masa para los constituyentes, se obtiene
Balance C: x 7.03
Balance H 2
: y 0.945
Balance S: z 0.0278
Balance O 2
: 0.1375 a th x 0.5y z a th 7.393
Balance N 2
: w 0.0225 3.76a th 0.0225 3.76 7.393 27.82
Sustituyendo, la ecuación balanceada de combustión sin la ceniza resulta
7.03C 0.945H 2 0.1375O 2 0.0225N 2 0.0278S 7.393 O 2 3.76 N 2
7.03CO 2 0.945H 2 O 0.0278SO 2 27.82N 2
Las fracciones molares de los gases producto se determinan como sigue:
N prod 7.03 0.945 0.0278 27.82 35.82 kmol
y CO2
y H2 O
y SO2
y N2
N CO2
N prod
N H2 O
N prod
N SO2
N prod
N N2
N prod
7.03 kmol
35 .82 kmol
0.945 kmol
35 .82 kmol
0.0278 kmol
35 .82 kmol
27.82 kmol
35.82 kmol
0.1963
0.02638
0.000776
0.7767