Análisis 39: Horno industrial adiabático
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Metano (CH4) a 25ºC y 1 bar se quema con aire seco que entra a un horno industrial adiabático a 25ºC y 1 bar. Los gases de combustión abandonan el horno a 327ºC. La combustión es completa y con un exceso de aire del 200%. La transferencia de calor dentro del horno se produce a la temperatura de 60ºC.
Obtener:
Exergía del combustible
Exergía disponible en los productos de combustión
Irreversibilidad
Diagrama energético o de Sankey
Diagrama exergético o de Grassmann
Un horno es un elemento industrial en el cual, mediante calor producido en un proceso de combustión, se producen determinadas transformaciones físico o químicas sobre un material. El análisis de la combustión que se realiza en este caso, consiste en evaluar las características de la combustión para un índice de exceso de aire determinado a lo largo de un ciclo de cocción.
El coeficiente de exceso de aire relaciona la cantidad de aire que se introduce en un quemador con la cantidad de aire estequiométricamente necesaria para llevar a cabo la combustión completa del gas natural.
La cámara de combustión es una de las partes más importantes de un horno industrial y tiene que soportar temperaturas muy elevadas además de ser impermeable a los gases calientes de alta presión que se encuentran en la parte superior de la zona de trabajo. Por ello, los materiales empleados para la fabricación de una cámara de combustión deben resistir los ataques de humo de óxido ferroso, la radiación térmica y el choque térmico. Existen de diferentes tipos: planas, de arco, semicirculares y suspendidas. La cámara de combustión se fabrica con aceros de altos calibres y están aisladas con materiales cerámicos.
El diagrama de Grassmann refleja las perdidas por irreversibilidades, y finalmente la eficiencia exergética del sistema, 7.72%.
