Análisis 20: Temperatura de rocío, entropía generada y exergía destruida
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Un gas natural (0.25 kg/s) está formado según un análisis en volumen de un 65% de metano, 10% de etileno, 10% de propano, 10% de n-butano, 3 % de oxígeno y un 2% de Argón. El gas natural entra a 25ºC y 100 kPa en una cámara de combustión, siendo la combustión completa. Sabiendo que el aire entra a 120ºC y 100 kPa con un exceso del 5% y que los productos de la combustión salen a la temperatura de 2000ºC. Obtener:
Composición de los productos de combustión en base seca y húmeda
Poderes caloríficos superior e inferior a 25ºC y 1 bar
Relación aire/combustible molar y másica
Temperatura adiabática de la llama
El calor cedido al ambiente
Temperatura de rocío
Entropía generada y exergía destruida (o irreversibilidad) para un estado muerto de 25ºC y 100 kPa
Introducimos la mezcla de gases que componen el gas natural:
El gas natural como cualquier otro combustible que posee carbono en su composición elemental, produce CO2; sin embargo, debido a la alta proporción de hidrógeno-carbono de sus moléculas, sus emisiones son un 40-50% menores de las del carbón y un 25-30% menores de las del fuel-oil.
Composición de los productos de combustión en base húmeda:
La temperatura de rocío es 55.52 ºC
Composición de los productos de combustión en base seca:
Poderes caloríficos superior e inferior a 25ºC y 1 bar
Relación aire/combustible molar y másica
Temperatura adiabática de la llama es de 2106.8 ºC.
El calor cedido al ambiente:
Más detalle se muestra a continuación:
El Segundo Principio de la Termodinámica utiliza evaluaciones cuantitativas en las que la entropía juega un papel primordial. el balance de entropía para un reactor en estado estacionario, donde el combustible y el aire, entran de manera separada al reactor. Ambos se consideran una mezcla de gases ideales al igual que los productos de reacción. La energía potencial y cinética, son siempre despreciables.
Un proceso de combustión es altamente irreversible con un gran aumento de entropía. Tiene lugar a un ritmo rápido, debido a las grandes fuerzas impulsoras, y da como resultado productos de combustión estables que tienen poca o ninguna tendencia a volver a sus constituyentes y estados anteriores.
