Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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REACCIONES QUÍMICAS
donde C es una constante cuyo valor depende de la composición
de los gases de combustión y sus calores específicos.
Combustible Aire
T 0
FIGURA P15-119
Combustible
Cámara de
Cámara de
T 0 combustión
combustión
adiabática
adiabática
T p
Aire
Intercambiador
de calor
T 0
T fa T 0
Intercambiador
de calor
T p = const.
Q
Entorno
T 0
W
W
Entorno
T 0
FIGURA P15-118
15-119 El horno de una planta de generación eléctrica dada
se puede considerar que consiste en dos cámaras: una cámara
de combustión adiabática donde el combustible se quema por
completo y adiabáticamente, y un intercambiador de calor a
contracorriente donde el calor se transfiere a una máquina
térmica reversible. El flujo másico del fluido de trabajo de la
máquina térmica es tal que el fluido de trabajo se calienta de
T 0 (la temperatura del entorno) a T fa (la temperatura de flama
adiabática) mientras los gases de combustión se enfrían de T fa
a T 0 . Tratando los gases de combustión como gases ideales
con calores específicos constantes y suponiendo que no hay
cambio en su composición en el intercambiador de calor,
demuestre que la producción de trabajo de esta máquina térmica
reversible es
W CT 0 a T fa
T 0
1 ln T fa
T 0
b
donde C es una constante cuyo valor depende de la composición
de los gases de combustión y sus calores específicos.
También demuestre que la temperatura efectiva de flama
T e de este horno es
T fa T 0
T e 1n (T / T0 )
Es decir, la producción de trabajo de la máquina térmica
reversible sería la misma si el horno antes mencionado se considerara
un horno isotérmico a una temperatura constante T e .
fa
15-120 Considere la combustión de un combustible de hidrocarburo
C n H m , con exceso sobre el aire teórico y combustión
incompleta de acuerdo con la reacción química como sigue:
C n H m 1 BA teó O 2 3.76 N 2
D C O 2 E C O F H 2 O G O 2 J N 2
donde A teó es el O 2 teórico necesario para este combustible, y
B es la cantidad de exceso de aire, en forma decimal. Si a es
la fracción de carbono en el combustible que se convierte a
dióxido de carbono y b es la fracción restante que se convierte
a monóxido de carbono, determine los coeficientes A teó , D, E,
F, G y J para una cantidad fija B de exceso de aire. Escriba
los coeficientes D, E, F, G y J como funciones de n, m, a, b,
B y A teó en las formas correctas más simples.
15-121 Considere la combustión de un alcohol, C n H m O x
con exceso sobre el aire teórico y combustión incompleta de
acuerdo con la reacción química como sigue:
C n H m O x 1 BA teó O 2 3.76 N 2
D C O 2 E C O F H 2 O G O 2 J N 2
Donde A teó es el oxígeno teórico necesario para este combustible
y B es la cantidad excesiva de aire en forma decimal. Si
a es la fracción de carbono en el combustible que se convierte
en dióxido de carbono y b es la fracción restante que se convierte
a monóxido de carbono, determine los coeficientes A teó ,
D, E, F, G y J para una cantidad fija B de exceso de aire.
Escriba los coeficientes D, E, F, G y J como funciones de n,
m, x, a, b, B y A teó en las formas correctas más simples.
15-122 Considere la combustión de una mezcla de un alcohol,
C n H m O x , y un combustible de hidrocarburo, C w H z , con
exceso de aire teórico, y combustión incompleta de acuerdo
con la reacción química como sigue:
y 1 C n H m O x y 2 C w H z 1 BA teó O 2 3.76 N 2
D C O 2 E C O F H 2 O G O 2 J N 2