¡Descarga Tema 3 : Instalaciones de Combustión y más Apuntes en PDF de Ingeniería Química solo en Docsity!
TEMA 3. INSTALACIONES DETEMA 3. INSTALACIONES DE TEMA 3. INSTALACIONES DETEMA 3. INSTALACIONES DECOMBUSTIÓNCOMBUSTIÓNCOMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN Balance de materia: Cálculo de aire teórico y real. Balance de materia: Cálculo de aire teórico y real.^ Generadores de vapor.^ Generadores de vapor.Balance de energíaBalance de energía^ Grado en Ingeniería QuímicaGrado en Ingeniería Química
INGENIERÍA ENERGÉTICAINGENIERÍA ENERGÉTICAINGENIERÍA ENERGÉTICAINGENIERÍA ENERGÉTICAGrado en Ingeniería QuímicaGrado en Ingeniería Química2013/20142013/20142013/20142013/
Combustible:^ toda sustancia que puede quemarse, produciendo calor 3.1. FUNDAMENTOS DE LA COMBUSTIÓN^ ^ Combustión
completa :^ cuando
el^ combustible^ se
oxida completamente. No existe combustible en el residuo^ C H^ S
CO^2 H^2 O SO^2 ^ Combustión incompleta:
cuando en los gases de combustión aparecen^ gases^ parcialmente
o^ en^ absoluto^ oxidados
o S^ combustible sin quemar en el residuo.
SO^2 C H S
CO2,^ COH^2 , H^2 O CxHy SO^2
3.1. FUNDAMENTOS DE LA COMBUSTIÓN^ ^ Relación aire-combustible
: cociente entre la cantidad de aire
en una reacción y la cantidad de combustible^ ^ ^ ^ ^ =^ ^ ^ ^
= aire comb
airecomb
MACAC M
M Mecombustiblde
airedemolesmolesecombustiblde
airedemasamasa^ Mcomb^ Aire teórico : la^ cantidad
mínima^ de^ aire^ que
proporciona oxígeno suficiente para la combustión completa de todo elcarbono, hidrógeno y azufre presente en el combustible.
En los productos no aparecerá oxígeno libre. Aire real:^ se expresa normalmente en términos del porcentajede aire teórico o estequiométrico. Ej.: 150% del aire teórico
aire suministrado es 1.5 veces la cantidad teórica de aire
3.1. FUNDAMENTOS DE LA COMBUSTIÓN^ COMBUSTIÓN ESTEQUIOMÉTRICA^ ^ Es la combustión completa realizada con la cantidad estricta deoxígeno; es decir, el aire empleado en la combustión es el mínimonecesario para contener la cantidad de oxígeno correspondientea^ la^ oxidación
completa^ de^ todos
los^ componentes^
del combustible COEFICIENTES DE EXCESO DE AIRE La^ mayor^ parte^ de
las^ combustiones^
no^ transcurren^ en condiciones^ ideales
(completa^ y^ estequiométrica).
La combustión puede transcurrir con
exceso^ o^ defecto de aire ^ Coeficiente de exceso de aire (e)^ e=1;^ Combustión estequiométrica^ e<1;^ Defecto de aire (mezcla rica)^ e>1;^ Exceso de aire (mezcla pobre)
3.1. FUNDAMENTOS DE LA COMBUSTIÓN^ COMBUSTIÓN CON EXCESO DE AIRE (e>1)^ ^ Completa.^
Sólo se producen CO 2 y H^2 O. Hay que considerar el oxígeno en exceso en los productos. ^ Incompleta.^ A pesar de que la cantidad de aire utilizada esmayor que la estequiométrica, debido fundamentalmente a que nose ha logrado una buena mezcla entre el combustible y el aire, los componentes^ del^ combustible
no^ se^ oxidan^ totalmente
.^ También^ hay componentes^ del^ combustible
no^ se^ oxidan^ totalmente
.^ También^ hay que considerar el exceso de oxígeno en los productos.^ ^ Tipo Ostwald:
sólo se produce CO como inquemado (Diagrama de Ostwald) Tipo Keller: aparición de CO e H^2 en iguales proporciones.
COMBUSTIÓN COMPLETA^ EJEMPLO: CÁLCULO DE LA RELACIÓN AIRE-COMBUSTIBLE^ 1. Determine la relación aire-combustible en bases molar ymásica para la combustión completa de octano, C
8 H^18 , con: (a) la cantidad estequiométrica de aire(b) el 150 % del aire estequiométrico.
EJEMPLO: EL ANÁLISIS DE LOS PRODUCTOS EN BASE SECA Se quema metano, CH
4 , con aire seco. El análisis molar de los productos en base seca es 9.7% de CO
2 , 0.5% de CO, 2.95% de O^2 y 86.85% de N^2. Determine:a)^ La relación de aire-combustible en ambas bases, molar ymásica.b)^ El porcentaje de aire teóricoc)^ La temperatura de rocío de los productos, en ºC, si la^ presión^ es^1 atm.presión^ es^1 atm.
3.2. PROBLEMAS EN LA COMBUSTIÓN^ ^ La combustión estequiométrica prácticamente es irrealizable, loque obliga a operar con excesos de aire con el fin de lograrcombustiones completas.^ ^ El calor producido en la combustión completa es independientedel exceso de aire, pero el aprovechamiento de este calor estanto menor cuanto mayor es el exceso de aire con el que setrabaja, ya que una parte del calor de la combustión se utiliza en^ calentar^ a^ los
humos^ y^ éstos^ aumentan
con^ el^ exceso^ de^ aire. calentar^ a^ los^ humos^ y
éstos^ aumentan^ con^ el
exceso^ de^ aire. ^ En^ la^ práctica^ se
buscan^ combustiones
completas^ con^ los menores excesos de aire posibles: adecuada puesta a punto delos elementos que intervienen en la combustión (líneas decombustible, quemadores, calderas y chimeneas) y un correctomantenimiento. Debe lograrse una buena mezcla del combustible con el aire: loscombustibles gaseosos presentan mayor facilidad de mezcla quelos líquidos y éstos a su vez más que los sólidos. Se suelenobtener menores excesos de aire con los combustibles gaseosos.
