Termodinamica. Reacción química y combustión

Título de la tarea: Reacción química y combustión

Nombre Alumno: Francisco Javier Cornejo Cerda

Nombre Asignatura: Termodinámica

Instituto IACC

06 de abril del 2020

Desarrollo

1. Se quema metano (CH4) con aire seco. El análisis de los productos en base seca es de 5,20% de CO2, 0,33% de CO, 11,24% de O” y 83,2% de N2. Determine

1. La relación aire – combustible

Moles

Nch4 = nco2 + nco = 5,20 + 0,33 = 5,53 moles

O2 usado = 2nco2 + 1,5 nco + no2 sale = 2(5,20) + 1,5(0,33) + 11,24 = 22,135 moles

N aire seco = N02 / 0,21 = 22,135 / 0,21 = 105,4 moles

O2 teorico = 2(5,2) + 1,5 (0,33) = 10,89 moles

Relación A – C = n aire * Maire / nch4 * Mch4

Relación A – C = 105,4 * 28,97 / 5,53 * 16 = 34,51 kg aire / kg combustible

1. El porcentaje usado del aire teórico.

Porcentaje = n 02 usado / n02 teórico = 22,135 / 10,8695 = 203,2 %  

1. Determine la entalpia de combustión del metano (CH4) a 25°C y 1 at,, usando los datos de entalpia de formación de la tabla termodinámica A-26. Suponga que el agua en los productos se encuentra en fase liquida. Compare su resultado con el valor listado en la tabla A-27

 producto -  reactantes.[pic 1][pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

1. Se quema metano (CH4) con 300% de aire en un contenedor adiabático de volumen contante. Inicialmente, el aire y el metano están a 1 atm y 25°C. Suponiendo combustión completa, determine la presión y la temperatura finales de los productos de combustión.

N teorico = 2 kmol

No2 ingresa =(300 + 100) %(2) = 8 kmol

Ch4 + 8 (o2 + 3,76 N2) = CO2 + 2H2o + 602 + 30,095 N2

Balance de energía

V = constante

Trabajo frontera = w = 0

a

abatico = Q = 0

Hp = Hr

[pic 7]

Gas idela pv = RuT

[pic 8]

 h co2 + 2 h h2o + 6 h o2 + 30,095 h n2 – 325,03 t = 1047606,87 kj[pic 9]

Por lo tanto

1 + 2 + 6 + 30,095 / 1047606,87 kj /  = 26796,4 kmol

Según tabla N2 T = 1200 k

T = 1200 k

53848 + 2(44380) + 6(38447) + 30,095 (36777) – 325,035(1200) = 1090051,815 kj

T = 1100 k

48258 + 2(40071) + 6 (34899) + 30,095 (33426) – 325,035(1100) = 986210,97 kj

Se interpola

T2 = 1160 k

V = constante

P1/n1 T1 = P2 / n2 T2 Gases ideales

Ch4 + 8(O2 + 3,76 N2) = CO2 + 2 H2O + 60 2 + 30,095 N2

N1 = nf = 1 + 8 (1+3,76) = 39,095 kmol

N2 = NP = 1 + 2 + 6 + 30,095 = 39,095 kmol

P1 / T 1 = P2 / T2

1 / 298 = P2 / 1160

P2 = 3,98 atm

1. Se quema propano (C3H8) gaseoso en proceso de flujo estacionario a presión constante a 100 kPa, ocn 200% de aire teórico. Durante el proceso de combustión, 90% del carbono en el combustión se convierte en CO2 y 10% se convierte en CO. Determine.

1. La ecuación de combustión balanceada

N co2 = 3(0,9% nc3h8) = 2,7 mol

Nco = 3(0,1 nc3h8) = 0,3 mol

Nco = [pic 10]

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