Análisis 106: Combustión en sistema abierto y cerrado

Octano líquido a 25ºC y 1 atm es combustionado con aire a 25ºC y 1 atm con un exceso del 40%. Obtener la temperatura adiabática de la llama cuando la combustión se realiza:

1. En una cámara de combustión estacionaria a presión constante

2. En un depósito cerrado y rígido. Obtener en este caso además, la presión alcanzado por los productos de combustión

(Computational Mechanics and Applied Analysis) Kalyan Annamalai, Ishwar K. Puri, Milind A. Jog - Advanced Thermodynamics Engineering-CRC Press, 2001)

b) Deposito cerrado

Presión de los productos de combustión, considerando que son gases ideales:

Se pueden repetir estos cálculos para un aire precalentado a 700 K. La temperatura de la llama adiabática del sistema abierto es de aproximadamente 2200 K, que es unos 300 K más alta que 1910 K cuando se utiliza aire a 298 K. Si el precalentamiento necesario para calentar el aire secundario es suministrado por los productos de combustión a 2200 K, entonces la temperatura de los productos de combustión desciende a 1910 K. En otras palabras, si se hace un seguimiento de la temperatura en un sistema de este tipo, ésta subirá gradualmente de 298 K a 2200 K (con una entalpía superior al valor convencional sin precalentamiento) durante un proceso adiabático y disminuirá 1910 K una vez que se elimine el calor para precalentar el aire de combustión. Este esquema se denomina Combustión por exceso de entalpía (EEC), que es útil para los combustibles especialmente de bajo poder calorífico o para la combustión que implique un gran exceso de aire con el fin de estabilizar la llama. En cambio, si se quiere mantener una temperatura de 1910 K sin precalentamiento, hay que reducir la concentración de oxígeno, como se hace en los sistemas de combustión de aire a alta temperatura.