Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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REACCIONES QUÍMICAS
quema en CO 2 , con el restante 10 por ciento formando CO. Si la temperatura
de salida de los gases de combustión es 1 500 K, determine a) el flujo másico
del aire y b) la tasa de transferencia de calor de la cámara de combustión.
Solución Propano líquido se quema de manera estacionario con exceso de aire.
Se busca determinar el flujo másico de aire y la tasa de transferencia de calor.
Suposiciones 1 Existen condiciones estacionarias de operación. 2 El aire y
los gases de combustión son gases ideales. 3 Las energías cinética y potencial
son insignificantes.
Análisis Note que todo el hidrógeno en el combustible se quema en H 2 O
pero 10 por ciento del carbono se quema de manera incompleta y forma CO.
Además, el combustible es quemado con exceso de aire y por lo tanto existirá
una cierta cantidad de O 2 libre en los gases producto.
La cantidad teórica de aire está determinada a partir de la reacción estequiométrica
como
C 3 H 8 a th O 2 3.76N 2 3CO 2 4H 2 O 3.76a th N 2
Balance de O 2 : a th 3 2 5
En ese caso, la ecuación balanceada para el proceso de combustión real con 50
por ciento de exceso de aire y un poco de CO en los productos se convierte en
C 3 H 8 7.5 O 2 3.76N 2 2.7CO 2 0.3CO 4H 2 O 2.65O 2 28.2N 2
a) La relación aire-combustible para este proceso de combustión es
AC m ai re
17.5 4.76 kmol 2129 kg >kmol 2
m comb 13 kmol 2112 kg >kmol 2 14 kmol 212 kg >kmol 2
25.53 kg aire>kg de combustible
Por ende,
#
#
m ai re 1AC 21m
combustible 2
123.53 kg aire >kg combustible 210.05 kg combustible >min 2
1.18 kg aire/min
b) La transferencia de calor para este proceso de combustión de flujo estacionario
se determina a partir del balance de energía de flujo estacionario E salida E entrada
aplicado sobre la cámara de combustión por unidad de mol de combustible,
o
Q sal a N p 1h ° f h h ° 2 p a N r 1h ° f h h ° 2 r
Q sal a N r 1h ° f h h ° 2 r a N p 1h ° f h h ° 2 p
Si se supone que el aire y los productos de combustión serán gases ideales,
se tiene que h h(T), y empleando datos de las tablas de propiedades se
forma la siguiente minitabla:
h – f ° h– 280 K h– 298 K h– 1 500 K
Sustancia kJ/kmol kJ/kmol kJ/kmol kJ/kmol
C 3 H 8 () 118 910 — — —
O 2 0 8 150 8 682 49 292
N 2 0 8 141 8 669 47 073
H 2 O(g) 241 820 — 9 904 57 999
CO 2 393 520 — 9 364 71 078
CO 110 530 — 8 669 47 517