Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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REACCIONES QUÍMICAS
dióxido de azufre (SO 2 ). Determine la masa mínima de oxígeno
que se necesita en los reactivos y la masa de dióxido de
azufre en los productos cuando se quema 1 kg de azufre.
15-8E El metano (CH 4 ) se quema en presencia de oxígeno
diatómico. Los productos de combustión consisten en vapor
de agua y gas de dióxido de carbono. Determine la masa del
vapor de agua generado al quemar 1 lbm de metano.
Respuesta: 2.25 lbm H 2 O/lbm combustible
Procesos teórica y real de combustión
15-9C ¿Qué representa el 100 por ciento del aire teórico?
15-10C ¿La combustión completa y la teórica son idénticas?
Si no, ¿en qué se distinguen?
15-11C Considere un combustible que se quema con a) 130
por ciento del aire teórico y b) 70 por ciento de exceso de
aire. ¿En qué caso se quema el combustible con más aire?
15-12C ¿Cuáles son las causas de la combustión incompleta?
15-13C ¿Qué es más probable encontrar en los productos de
una combustión incompleta de un combustible de hidrocarburos,
CO u OH? ¿Por qué?
15-14 Se quema combustible de propano (C 3 H 8 ) en presencia
de aire. Suponiendo que la combustión es teórica —es
decir, sólo están presentes en los productos nitrógeno (N 2 ),
vapor de agua (H 2 O) y dióxido de carbono (CO 2 )— determine
a) la fracción másica de dióxido de carbono y b) las fracciones
molar y másica del vapor de agua en los productos.
CO 2
Aire teórico
Cámara de
combustión
H 2 O
N 2
FIGURA P15-14
15-15 El mezclador de combustibles en un quemador de gas
natural mezcla metano (CH 4 ) con aire para formar una mezcla
combustible a la salida. Determine los flujos másicos en las
dos entradas que se necesitan para producir 0.5 kg/s de una
mezcla ideal de combustión a la salida.
15-16 Se quema n-butano (C 4 H 10 ) con la cantidad estequiométrica
de oxígeno. Determine la fracción molar de dióxido
de carbono y agua en los productos de combustión. También
calcule el número de moles de dióxido de carbono en los productos
por unidad de moles de combustible que se quema.
15-17 Se quema combustible de propano (C 3 H 8 ) con la cantidad
estequiométrica de aire. Determine la fracción másica
de cada producto. Calcule también la masa de agua en los
productos y la masa de aire necesaria por unidad de masa de
combustible que se quema.
15-18 Se quema n-octano (C 8 H 18 ) con la cantidad estequiométrica
de aire. Calcule la fracción másica de cada producto y la
masa de agua en el producto por unidad de masa de combustible
quemado. También calcule la fracción másica de cada reactivo.
15-19 Se quema acetileno (C 2 H 2 ) con 10 por ciento de exceso
de oxígeno en un soplete de corte. Determine la fracción másica
de cada uno de los productos. Calcule la masa de oxígeno
que se usa por unidad de masa de acetileno que se quema.
15-20 Se quema combustible de n-butano (C 4 H 10 ) con un
exceso de aire de 100 por ciento. Determine la fracción molar
de cada uno de los productos. También calcule la masa de
dióxido de carbono en los productos por unidad de masa del
combustible, y la relación aire-combustible.
15-21 Se quema n-octano (C 8 H 18 ) con 50 por ciento de exceso
de aire. Calcule la fracción másica de cada producto, y la masa
de agua en el producto por unidad de masa de producto quemado.
También calcule la fracción másica de cada reactivo.
15-22 Se quema alcohol etílico (C 2 H 5 OH) con 70 por ciento
de exceso de aire. Calcule la fracción molar de los productos
formados y los reactivos. También calcule la masa de agua y
el oxígeno contenido en los productos por unidad de masa de
combustible quemado.
15-23 Calcule la relación aire-combustible del problema
15-22. Respuesta: 15.3 kg aire/kg combustible
15-24 Se quema gasolina (supuesta como C 8 H 18 ), en un flujo
estacionario, con aire en un motor de propulsión por reacción.
Si la relación aire-combustible es de 18 kg aire/kg combustible,
determine el porcentaje del aire teórico que se usa durante
este proceso.
15-25E Se quema etileno (C 2 H 4 ) con 175 por ciento del aire
teórico durante un proceso de combustión. Suponiendo combustión
completa y una presión total de 14.5 psia, determine
a) la relación aire-combustible y b) la temperatura de punto de
rocío de los productos.
Respuestas: a) 25.9 lbm aire/lbm combustible, b) 105 °F
15-26 Se quema propileno (C 3 H 6 ) con 50 por ciento de
exceso de aire durante un proceso de combustión. Suponiendo
combustión completa y una presión total de 105 kPa, determine
a) la relación aire-combustible y b) la temperatura a la que el
vapor de agua en los productos comenzará a condensarse.
15-27 Se quema butano (C 4 H 10 ) en 200 por ciento del aire
teórico. En caso de combustión completa, ¿cuántos kmol de
agua se deben rociar en la cámara de combustión por kmol
de combustible si los productos de la combustión deben tener
una temperatura de punto de rocío de 60 °C cuando la presión
del producto es de 100 kPa?
15-28 Una mezcla combustible de 60 por ciento, a base
másica, de metano (CH 4 ) y 40 por ciento de etanol (C 2 H 6 O)
se quema completamente con aire teórico. Si el flujo total del
combustible es de 10 kg/s, determine el flujo necesario de
aire. Respuesta: 139 kg/s
15-29 Cierto gas natural tiene el siguiente análisis volumétrico:
65 por ciento de CH 4 , 8 por ciento de H 2 , 18 por ciento
de N 2 , 3 por ciento de O 2 y 6 por ciento de CO 2 . Este gas se
quema ahora por completo con la cantidad estequiométrica de
aire seco. ¿Cuál es la relación aire-combustible para este proceso
de combustión?