teoria atomica
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ADMINISTRACIÓNY NEGOCIOS
TITULO PORTADA TRABAJO
Ejemplo de subtítulo
NOMBRE:CARRERA: ASIGNATURA: PROFESOR:FECHA:
1 Aire en la combustión
El aire de combustión proporciona el oxígeno necesario para la combustión. Está compuesto por
nitrógeno (N2), oxígeno (O2), bajos volúmenes de gases inertes y una parte variable de vapor de
agua. En algunos casos, se utiliza para la combustión oxígeno puro o una mezcla de oxígeno y
aire. Los principales constituyentes del aire de combustión (con la excepción del oxígeno, que se
consume durante la combustión) se encuentran en los gases de combustión.
1.1 Combustión ideal, coeficiente de exceso de aire, balance de materiales:
Combustión ideal, coeficiente de exceso de aire, balance de materiales. La necesidad mínima de
oxígeno para la combustión completa (ideal) de las partes inflamables depende de la
composición del combustible.
1 kg de carbono, por ejemplo, necesita 2,67 kg de oxígeno para quemarse, mientras que 1 kg de
hidrógeno necesita 8 kg y 1 kg de azufre sólo 1 kg de oxígeno. En este caso, la combustión
cuando las proporciones de las cantidades son exactas se denomina como combustión ideal o
combustión en condiciones estequiométricas.
1.1.1 Las ecuaciones de reacción correspondientes son como sigue:
Carbono: C + O2 ----> CO2
Hidrógeno: 2H2 + O2 ----> 2H2O
Azufre: S + O2 ----> SO24
1.1.2 Composición del aire puro y seco en la superficie terrestre
La combustión ideal se puede basar en el siguiente modelo
La cantidad de oxígeno suministrado es suficiente para quemar totalmente el combustible
presente; no hay exceso de oxígeno ni de combustible.
En la práctica, sin embargo, esta cantidad ideal (mínima) de oxígeno no es suficiente para una
combustión completa debido a la mezcla incompleta del combustible y el oxígeno, entre otras
cosas, y se debe aportar más oxígeno y por consiguiente más aire de combustión de lo que es
estequiométricamente necesario. Esta cantidad adicional de aire se conoce como "exceso de
aire", la proporción entre la cantidad de aire real y la estequiométricamente necesaria se conoce
como coeficiente de exceso de aire (Lambda). Se muestra esta situación en forma de modelo;
debido al exceso de aire, aquí Lambda > 1.
Un exceso de aire innecesariamente alto reduce la temperatura de combustión y aumenta la
cantidad de energía sin utilizar disipada a través del mayor volumen de gases de combustión.
Si la cantidad de exceso de aire escogida es muy pequeña, además de un bajo rendimiento de
utilización del combustible, esto incrementará el impacto medioambiental nocivo de los residuos
inquemados en los gases de combustión.
Se debe tener en cuenta:
El Oxígeno para combustión primaria
El aire se utiliza en la mayor parte de la combustión industrial como un agente oxidante.
Tiene un alto contenido de nitrógeno (N2: 79%; O2: 21% et Ar) lo que reduce la probabilidad de
colisión entre las moléculas de oxígeno y combustible. El nitrógeno es de lastre inútil térmica.
Oxidación de aire en la combustión se puede utilizar para lograr cuatro objetivos principales en
aplicaciones industriales. Su importancia depende de la relación de oxigenación:
Mejorar el rendimiento térmico
Mejorar la transferencia de calor
Mejora de las características de combustión de llama
Reducir el volumen de gases
Soluciones de oxígeno de la combustión
Hay tres principales tecnologías utilizadas para enriquecer el oxígeno del agente oxidante:
Enriquecimiento global del aire de combustión:
El oxígeno se añade al aire de combustión antes de que la mezcla llegue a la zona de fuego.
Esta es la solución menos costosa.
Enriquecimiento local mediante el uso de una lanza:
El oxígeno se inyecta con lanzas que generan óptima transferencia de calor hacia el producto
fundido.
Quemadores oxi-combustible:
El agente oxidante contiene solamente oxígeno. Esta solución se puede utilizar cuando el
producto tiene una potencia específica alta. Hemos desarrollado ALGLASS ™ quemadores
específicamente para esta situación.
En la combustión el O2 es realmente el componente reactivo del aire. En adelante
consideraremos que el aire contiene un 21% de O2 y 79% de N2. Para cada mole de O2 en el
aire hay 3,773 moles de N2 como se puede apreciar en la última columna de la Tabla 4.1. Este
valor se obtiene dividiendo 0.79 entre 0.21. El peso
molecular del aire se obtiene mediante la ecuación
(4.16), donde los pesos moleculares de cada componente
se puede sacar de la Tabla 4.1, para dar entonces Maire
= 28,962 kmole / kgaire que normalmente se suele aproximar a 29.
Normalmente cuando se trabaja con el aire “real”, el cual contiene vapor de agua, se emplea la
carta sicrométrica. Es importante resaltar que en la mayoría de los textos europeos y
estadounidenses se suele despreciar el efecto del contenido de vapor de agua en el aire,
algunos autores como Heywood (1988) [1] sugieren una corrección por contenido de vapor de
agua inferior a 0,03; sin embargo, en los principales asentamientos urbanos de nuestro país, se
suelen tener durante todo el año humedades relativas bastante elevadas. Esto significa que se
debe tener mayor consideración en todos los cálculos termodinámicos que incluyan el aire como
fluido de trabajo
2 Productos de la combustión
3 Masa molarEl aire que se usa en las reacciones de combustión es el aire atmosférico. Ya se dijo en la
Unidad I que, debido a que ni el N2 ni los gases inertes del aire reaccionan durante la
combustión, se los suele agrupar, y se considera que el aire está formado por 21% de O2 y 79%
de N2. Es decir, que 1 kmol de aire contiene 0.21 kmol de O2 y 0.79 kmol de N2. En
consecuencia, para obtener 1 kmol de O2 se necesitan 4.762 kmol de aire.
La masa molecular (Wa) promedio de este aire, llamado comúnmente aire técnico simplificado
(ATS) es Wa = 28.85 kg/kmol. Por lo tanto, si expresamos las relaciones anteriores en kg en vez
de kmol, estas cantidades serán distintas. Un kg de aire contiene 0.233 kg de O2 y 0.766 kg de
N2. La cantidad de aire necesaria para obtener 1 kg de O2 es de 4.292kg de aire. Todos estos
datos, que se utilizan en la combustión con ATS, se resumen en la siguiente tabla
valores a una atmosfera
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