Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 15
que es inferior a 5 646 081 kJ. En consecuencia, la temperatura real de los
productos está entre 2 350 y 2 400 K. Por interpolación, se encuentra que su
valor será T prod 2 395 K.
b) La ecuación balanceada para el proceso de combustión completa con 400
por ciento de aire teórico es
C 8 H 18 50 O 2 3.76N 2 8CO 2 9H 2 O 37.5O 2 188N 2
Al seguir el procedimiento utilizado en a), la temperatura de flama adiabática
en este caso se determina como T prod 962 K.
Note que la temperatura de los productos disminuye significativamente
como resultado de usar exceso de aire.
c) La ecuación balanceada para el proceso de combustión incompleta con 90
por ciento de aire teórico es
C 8 H 18 11.25 O 2 3.76N 2 5.5CO 2 2.5CO 9H 2 O 42.3N 2
Si se sigue el procedimiento utilizado en a), se verá en este caso que la temperatura
de flama adiabática será T prod 2 236 K.
Comentario Observe que la temperatura de flama adiabática disminuye como
consecuencia de la combustión incompleta o del uso de exceso de aire. Además,
la temperatura de flama adiabática máxima se alcanza cuando la combustión
completa ocurre con la cantidad teórica de aire.
15-6 CAMBIO DE ENTROPÍA DE SISTEMAS
REACTIVOS
Hasta ahora se han analizado procesos de combustión desde el punto de vista
de la conservación de la masa y la energía. Sin embargo, el análisis termodinámico
de un proceso resulta incompleto sin el examen de los aspectos de la
segunda ley. De particular interés resultan la exergía y la destrucción de exergía,
las cuales se relacionan con la entropía.
Las relaciones de balance de entropía desarrolladas en el capítulo 7 son
aplicables tanto a sistemas reactivos como no reactivos, siempre que las entropías
de los constituyentes individuales se evalúen de manera apropiada con
una base común. El balance de entropía para cualquier sistema (incluyendo
los sistemas reactivos) que experimenta cualquier proceso se expresa como
S ent S sal S ge n ¢ S sis 1kJ >K 2
15253 123 123
Transferencia neta Generación Cambio de
de entropía por de entropía entropía
calor y masa
(15-18)
Utilizando cantidades por unidad de mol de combustible y tomando la dirección
positiva de la transferencia de calor hacia el sistema, la relación de
balance de entropía se puede expresar de manera más explícita para un sistema
reactivo cerrado o de flujo estacionario como (Fig. 15-28)
Reactivos
S react
FIGURA 15-28
Alrededores
Cámara
de reacción
ΔS sis
Productos
S prod
El cambio de entropía asociado con una
reacción química.
Q k
T k
S gen S prod S react kJK
(15-19)
donde T k es la temperatura en la frontera donde Q k la cruza. Para un proceso
adiabático (Q 0), el término de transferencia de entropía se cancela y la
ecuación 15-19 se reduce a
S gen,adiabático S prod S react 0
(15-20)