15EIT0011I

NOMBRE DE LA PRCTICA: Clculo del balance de la ecuacin de combustin Prctica No.1

Fecha de realizacin: 27/02/2014

Asignatura: Maquinas y equipos trmicos 1

Carrera: Ing. Electromecnica

Unidad de Aprendizaje: 1

Nmero de prctica: 1

Objetivo: Comprender los fundamentos de la combustin.

Realizar el clculo volumtrico y trmico de la combustin estequiomtrica y real atendiendo los diferentes tipos de combustibles, sus ventajas, desventajas y aplicaciones en la industria as como el impacto en la ecologa de cada uno de ellos.

Lugar: laboratorio de fluidos Tiempo asignado: 2 Horas

Equipo N/AMateriales N/AReactivos N/A

Observaciones: Puede indicar la disponibilidad o/no del equipo.

1. Introduccin: El mtodo algebraico se basa en el planteamiento de un sistema de ecuaciones en la cual los coeficientes estequiomtricos participan como incgnitas, procediendo luego despejar estas incgnitas. Es posible sin embargo que muchas veces queden planteados sistemas de ecuaciones con ms incgnitas que ecuaciones, en esos casos la solucin se halla igualando uno cualquiera de los coeficientes a 1 y luego despejando el resto en relacin a l. Finalmente se multiplican todos los coeficientes por un nmero de modo tal de encontrar la menor relacin posible entre coeficientes enteros.2. Marco Terico: Se quema octano (C8H18) con aire seco. El anlisis volumtrico de los productos en una base seca esCO2: 10.02 por ciento

O2: 5.62 %CO: 0.88 %

2: 83.48 %Determine a) la razn aire-combustible, b) el porcentaje de aire terico utilizado

y c) la cantidad de H2O que se condensa cuando los productos se enfran hasta 25C a 100 kPa.1

Figura 1.1

3. Indicaciones: N/A4. Procedimiento: Determinar la presin de saturacin de agua de la tabla A-4 Determinar cuanto combustible o aire se usa durante el proceso de combustin aplicando el balance de masa

Aplicando la ecuacin de combustin

Los coeficientes desconocidos x, a y b se determinan de los balances de masa: La ecuacin de combustin para 1 kmol de combustible se obtiene al dividir

la ecuacin anterior entre 1.36: a) La relacin aire-combustible se determina tomando la proporcin entre la

masa del aire y la masa del combustible:

b) Para encontrar el porcentaje de aire terico utilizado, se necesita conocer la cantidad terica de aire, que se determina con la ecuacin de combustin terica del combustible:

Si se trata a los gases producidos (incluyendo el vapor de agua remanente) como gases ideales, Nw se determina igualando la fraccin molar de vapor de agua con su fraccin de presin:

5. Disposicin de residuos: N/A26. Resultados: C8 + H 18Razn del aire combustible aire teorico

Co2= 10.02%utilizado la cantidad de H2O cuando se

O2= 3.62% condensaron cuando los productos se enfrian

N2= 85.48%hasta 25C a 100 K

a C8 H18 b O2 + c N2 10.02 C02 + 5.62 02 + .88 CO + 83.48 N2 + d H2O C H O N

8a= 10.02 + .88 18 a = 2d b= 3.76 2c= 166.9 b/28a= 11.08 d= 13.27 C = 83.48 C=83.48

a= 59 b 3.76

40 b= 22.20a)

59 59 C8 H18 + 22.2 O 02 + 83.48 N2 10.02 C02 + 5.62 02 + .88 C0 + 83.98 N2 +40 40 13.27 H20

C8 H18 + 32.74 O2 +123.13 N2 14.77 C02 + 8.28 O2 + 1.29 C0 + 123.133 N2 + 19.57 H2Ora/ f = ( 32.74 (32) + (123.13) (28) = 39. 43 kg aire 1 (96 + 18) kg comb.b) C8 M18 + x ( 02 + 3.76 N2) z CO2 + y M2O + w N2 C H O N

8 = z 18 = 2 y 2x = 2 z + y 7.52 x = 2 w

z = 8 y = 9 x = 16 + 9 7.52 (11.5) = 2 w

2 94 = 2w

x = 12.5 w = 97

C8 H18 + 12.5 (O2 + 3.76 N2) (8 C02 + 9 H2O + 47 N2ra/ f = ( 12.5) (32) + (12.5) (3.6) (78) = 15.05 kg aire 1 (96 + 18) kg comb.Aire terico = 39.43 x 100 % = 261.99 %

15.05

7. Anlisis de Resultados: Los anlisis y balances de la ecuaciones se realizaron de acuerdo a los valores establecidos en los datos del problema inicial obteniendo como resultado las cantidades que se muestran al final de cada inciso del problema en las unidades correspondientes como lo son kg de aire sobre kg de combustible. Los resultados y procedimiento son analizados y desarrollados paso a pasos tratando de dejar claro el balance de las ecuaciones obtenidas.8. Cuestionario:1 Cual es la composicin de los combustibles?Material combustible, desprendimiento de calor, comburente, residuo de calor, dixido de carbono, algn otro compuesto.2. Nombre de la reaccin qumica en la que se oxida un combustible y se libera una gran cantidad de energa?Combustin completa3. Cmo se emplea el aire en los procesos de combustin?Se emplea en forma de comburente ya que es el ms habitual

4. Describe un proceso de combustin y anota el nombre de cada componente?

La reaccin de combustin puede llevarse a cabo directamente con el oxgeno llamado comburente siendo el aire atmosfrico el comburente ms habitual.

La reaccin del combustible con el oxgeno origina sustancias gaseosas entre las cuales las ms comunes son C02 Y H20. Se denominan en forma genrica productos, humos.Es importante destacar que el combustible solo reacciona con el oxgeno y no con el nitrgeno el otro componente del aire.

Las reacciones qumicas se utilizan en el estudio de las combustiones tcnicas tanto si se emplea aire u oxigeno son muy sencillas y las principales son:

C + O2 = CO2H2 + O2 = H20

CO + O2 = CO2S + O2 = SO2

Productos o humos: CO2 Dixido de carbono, H2O vapor de agua, N2 Nitrgeno gaseoso, O2 Oxido gaseoso, CO monxido de carbono, H2 hidrogeno gaseoso.

5. Cmo se puede expresar la relacin aire-combustible (AC)?

ra/ f = kg aire kg comb.

1. Conclusiones: El objeto de la realizacin del anlisis de los productos de la combustin escontrolar los siguientes parmetros:

1. Monxido de carbono no diluido en los productos de la combustin (CO no diluido en los PdC). El nivel de riesgo del CO en los PdC es mayor en los aparatos de tipo abierto (tipo B), que en los aparatos de tipo estanco (tipo C).

2. Resto de parmetros de la combustin (CO2, O2, exceso de aire, etc).

Como sabemos, el CO es un gas nocivo para la respiracin, que al ser inhalado produce intoxicaciones.

La ventilacin de los locales (entrada de aire y evacuacin de los productos de la combustin), deber garantizar un valor de monxido de carbono en ambiente prcticamente despreciable, siempre por debajo de los valores mximo permitidos. El anlisis de los productos de la combustin es una comprobacin de especial importancia para asegurar una correcta combustin, y as detectar las combustiones con exceso de CO, perjudicial para la seguridad de las personas y perjudicial para el medio ambiente. El proceso de combusti6n es el ms importante en ingeniera porque todava hoy, aunque tiende a disminuir (96% en 1975, 90% en 1985 y 40% en 1995), la mayor parte de la producci6n mundial de energa se hace por combusti6n de petrleo, carbn y gas natural.

TECNOLGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE JOCOTITLN

CARRERA:INGENIERA ELECTROMECNICA

ASIGNATURA:SISTEMAS Y EQUIPOS TRMICOS 1

PRESENTA:GEOVANNI CASIMIRO MARTNEZALAN RODOLFO BALTAZAR RANGELTRABAJO:

REPORTE DE PRCTICA DOCENTE:

DR. JUAN MNDEZ RAMREZGRUPO:

IE 601

21-ABRIL- 2015