Solución de Los Ejercicios Libro Vallejo Zambrano UNIDAD 1 Vectores
Solución de ejercicios
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7/21/2019 Solución de ejercicios
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EJERCICIO.
1. Para una mezcla de combustibles compuesta por 50% en masa de Metano(CH4), 30% en masa detano (C!H") # !0 % en masa de tileno (C!H4), el
cual es $uemado con un eceso de 15% de aireatmos&'rico con una umedad
del 5% # una temperatura de bulbo seco de !5*C. +eterminar latemperatura
de llama adiabtica correspondiente a la composici-n de e$uilibrio si dica
mezcla decombustibles se alimenta a una temperatura de !5*C # una presi-n
de 1 tm. suma $ue entrelos productos de combusti-n se encuentran las
si/uientes especies C!, C, H!, H!, !, 2!.neo se encuentran las tablas
de propiedades termodinmicas.
C62.
1. Lo primero a desarrollar es la ecuación para hacerle el equilibrio químico y con una
combustión completa.
a) i tenemos1kgdecombustible=¿0.5 KgC H 4 ,0.3 kg C 2 H 6 y 0.2kg C 2 H 4
Los paso a !alores de mol así"
0.5 Kg
16 Kg
Kmol
=0.031 KmoldeC H 4
0.3 Kg
30 Kg
Kmol
=0.01 KmoldeC 2 H 6
0.2 Kg
28 Kg
Kmol
=0.007 KmoldeC 2 H 4
Kmoldecombustible=0.031+0.01+0.007=0.048 Kmol
Y CH 4=0.031kmol
0.048kmol=0.65
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Y C 2 H 6=0.031kmol
0.048kmol=0.21
Y C 2 H 4=
0.031kmol
0.048kmol
=0.15
b) #hora se calcula la humedad de entrada. $eniendo en cuenta que en mi entrada ahí
aire seco al 1%& la otra parte es humedad '%&
2.3O2+8.648 N 2=maireseco
maireseco= N O2 M O2+ N N 2 M N 2
kmol32kg/¿
¿kmol
28kg/¿¿
2.3kmol∗¿
maireseco=315.744 Kgas
m H 2O=0.016 Kg H 2O
Kgas
∗(315.744 Kgas)=5.05 Kg H 2O
N H 2O= 5.05 Kg H 2O
18 Kg H 2O/ Kmol=0.28kmol
0.65C H 4+0.21C 2 H 6+0.15C 2 H 4+2.3 (O2+3.76O2 )+0.28 H 2O →
(0.65+0.21+0.15 )CO2+2.58 H 2O+8.648 N 2
c) e reali(a un balance de enería de combustión.
mih i−¿∑ moho=0
QCOMB− W +∑ ¿
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d) #quí el traba*o es iual a cero al iual que QCOMB + y de allí se de*a la entalpia
para despe*arla que sería iual a la entalpia de llama adiab,tica.
0= N CO2 (h °f + had−h298 )+ N H 2O ( h° f +had−h298)+ N N 2 (h °f + had−h298 )− N CH 4 (h °f + had−h298 )− N C 2 H
0=(1 ) (−393520+had, CO2−9364)+(2.58 ) (−285830+had, H 20−9904 )+(8.648 ) ( had, N 2−8669)−(0.65 ) (
had ,CO 2+2.58 had, H 20+8.648 had ,N 2=1102221.532k!/kmol
e) e asume que todo es nitróeno y se reali(a el c,lculo.
12.228 had ,N 2=1102221.532k!/kmol
had, N 2=90139.15 k! /kmol
#hora se interpolo para obtener el !alor de la temperatura.
90139.15=88488+( 90328−88488
2700−2650 ) ( "#−2650 )
"#=2694.86 K
-) #hora me !oy por deba*o de ese !alor.
• Con =2600 K
137449+2.58 (114273)+8.648 (86650 )−1102221.532=79401
• Con =2500 K
131290+2.58 (108868 )+8.648 (82981 )−1102221.532=27567.596
• Con =2450 K
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128219+2.58 (106183 )+8.648 (81149 )−1102221.532=1726.16
• Con =2400 K
125152+2.58 (103508 )+8.648 (79320 )−1102221.532=−24059.532
#hora reali(o una interpolación y obteno el !alor deseado.
/
023%4.%5 233
3
167.17 2%3
"#=2400+( 2450−2400
1726.16+24059.532 ) (0+24059.532 )
"#=2446.65 K
. #hora se pasa a reali(ar de nue!o los c,lculos con la reacción completa+ incluyendo
todos los productos.
0.65C H 4+0.21C 2 H 6+0.15C 2 H 4+2.3 (O2+3.76O2 )+0.28 H 2O →
$ C O2+YCO+% H 2 O+W H 2+& O2+8.648 N 2
0.65+0.21+0.15= $ +Y =¿1= $ +Y :C
2.6+1.26+0.6+0.56=2% +2W =¿5.02=2% +2W : H
4.6+0.28=2 $ +Y +% +2& =¿4.88=2 $ +Y +% +2& :O
a) #hora utili(amos una temperatura menor 233 8 y con la tabla #6 9:oran ;
aphiro) obteno que"
CO2'CO+1
2O2 Reacti!o.
H 2O'H 2+1
2O2 <roducto.
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#hora se arman las ecuaciones para los K (
K (1=¿
K (2=¿
b) #hora saco los !alores de K ( con un !alor de =2400 K
log10 K (1=1.679
acando el antiloaritmo
K (1=47.75
log10 K (2=−2.443
acando el antiloaritmo
K (2=0.0036
c) #hora se asumen los !alores de la reacción.
0.65C H 4+0.21C 2 H 6+0.15C 2 H 4+2.3 (O2+3.76O2 )+0.28 H 2O →
0.77C O2+0.23CO+1.91 H 2O+0.09 H 2+0.16O2+8.648 N 2
d) Lueo inreso los datos en $= ol!er / obteno la reacción de equilibrio.
# continuación los datos inresados en el prorama y despu>s los resultados.
?alores inresados.
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@atos obtenidos.
e) Auedando la ecuación de la siuiente -orma.
0.65C H 4+0.21C 2 H 6+0.15C 2 H 4+2.3 (O2+3.76O2 )+0.28 H 2O →
0.87C O2+0.12CO+2.45 H 2O+0.059 H 2+0.27O2+8.648 N 2
-) #hora se hace el c,lculo del nue!o !alor de la temperatura de llama adiab,tica+ con
los !alores obtenidos de la reacción.
e pasa a calcular el nue!o !alor de "#
0= N CO2 (h °f + had−h298 )+ N CO ( h °f +had− h
298)+ N H 2 O (h °f + had−h298 )+ N H 2 (h °f + had−h
298 )+ N O2 (h °
0=(O .87 ) (−393520+had ,CO 2−9364 )+(0.12 ) (−110530+ had, CO−8669 )+(2.45 ) (−285830+had, H 20−9
0.87 had ,CO 2+0.12had, CO+2.45
had, H 20+0.05had, H 2+0.27 had ,O2
+8.648 had, N 2=1028472.612 k!/kmo
e supone ahora que todo es nitróeno para reali(ar el c,lculo.
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12.408 had ,N 2=1028472.612 k!/kmol
had , N 2=82887.86k! /kmol
/ ahora se calcula la de de llama adiab,tica a partir de allí.
82887.86=81149+( 82981−81149
2500−2450 )( "#−2450 )
"#=2497.45 K
#hora nos !amos con !alores por deba*o y calculamos el !alor real de "# +
• Con =2400 K
0.87∗(125152 )+0.12∗(80015 )+2.45∗(103508 )+0.05∗(75383 )+0.27∗(83174)+8.648∗(79320)−102
• Con =2350 K
0.87∗(122091 )+0.12∗(78178 )+2.45∗(100846 )+0.05∗(73608 )+0.27∗(81243)+8.648∗(77496)−
• Con =2300 K
0.87∗(119035 )+0.12∗(76345 )+2.45∗( 98199 )+0.05∗(71839 )+0.27∗(79316)+8.648∗(75676)−1028
4290,106
• Con =2250 K
0.87∗(115984 )+0.12∗(74516 )+2.45∗(95562 )+0.05∗(70080 )+0.27∗(77397)+8.648∗(73856)−1028
-21389,834
/
015'4.'52 %3
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3
243.137 533
"#=2250+( 2300−2250
4290.106+21389.834 )(0+21389.834 )
"#=2258.35 K