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REACCIONES QUIMICAS
Temperatura de flama adiabática
La energía química liberada durante un proceso de combustión se pierde como calor hacia los alrededores o se usa internamente para elevar la temperatura de los productos de combustión
La temperatura en una cámara de combustión será máxima cuando la combustión sea completa y no se libere calor hacia los alrededores (Q = 0)
Proceso de combustión de flujo estacionario
Q = 0 y W = 0.
La temperatura máxima en una cámara de combustión puede controlarse ajustando la cantidad de exceso de aire, que sirve como refrigerante
En las cámaras de combustión, la temperatura más alta a la que un material puede exponerse está limitada por consideraciones metalúrgicas
La temperatura de flama adiabática alcanza su valor máximo cuando sucede la combustión completa con la cantidad teórica de aire
Cambio de entropía de sistemas reactivos
El análisis termodinámico de un proceso resulta incompleto sin el examen de los aspectos de la segunda ley
La entropía total generada durante un proceso se determina al aplicar el balance de entropía a un sistema extendido que incluya al sistema mismo y a sus alrededores inmediatos, donde puedan estar ocurriendo irreversibilidades externas
La tercera ley de la termodinámica
La entropía de una sustancia cristalina pura a la temperatura
del cero absoluto es cero
El cambio de entropía asociado con una
reacción química.
Utilizando cantidades por unidad de mol de combustible y tomando la dirección positiva de la transferencia de calor hacia el sistema, la relación de balance de entropía se puede expresar de manera más explícita para un sistema reactivo cerrado o de flujo estacionario
Procesos de combustión teórica y real
Proceso de combustión está
completo
Si todo el carbono en el combustible se transforma en
CO2, todo
el hidrógeno se transforma en H2O
El aire teórico también se conoce como cantidad de aire químicamente correcta o aire 100 por
ciento teórico.
combustión estequiométrica o teórica
Todo el azufre (si lo hay) se transforma
en SO2
Proceso de combustión es incompleto
Si los productos
de combustión contienen
Algo de combustible o componentes no quemados,
como C, H2, CO, o bien, OH.
Un proceso de combustión con cantidad de aire menor está
condenado a ser incompleto.
Análisis de sistemas reactivos con base en la segunda ley
La diferencia entre la exergía de los
reactivos y de los productos durante
una reacción química es el trabajo
reversible asociado con esa reacción.
El negativo de la función de formación
de Gibbs de un compuesto a 25 °C y
1 atm, representa el trabajo reversible
asociado con la formación de ese
compuesto a partir de sus elementos
estables a 25 °C y 1 atm en un
ambiente que está a 25 °C, 1 atm.
Análisis de sistemas reactivos con base en la primera ley
Sistemas de flujo estacionario
La entalpía de un componente químico a un estado especificado es la suma de la entalpía del componente a 25 °C, 1 atm (h°f ), y la entalpía sensible del componente relativa a 25 °C y 1 atm
Cuando los cambios de energías cinética y potencial son insignificantes,la relación de balance de energía para un sistema de flujo estacionario
Sistemas cerrados
Depende de la fase del combustible
Cuando se enfrían los productos de combustión hasta temperaturas bajas, se debe considerar la posibilidad de condensación de una parte del vapor de agua en los gases producto
Es necesario conocer el estado del combustible cuando entra a la cámara de combustión para determinar su entalpía
Entalpía de formación y entalpía de combustión
Entalpía de combustión
Entalpía de reacción hR, que se define como la diferencia entre la entalpía de los productos en un estado específicado y la entalpía de los reactivos
en el mismo estado para una reacción completa.
propiedad muy útil en el
análisis de los procesos de quema de combustibles.
No es muy útil cuando la combustión es incompleta.
Entalpía de formación
Esta propiedad es la entalpía de formación hf, la cual puede considerarse como la entalpía de una sustancia en un estado especificado debida
a su composición química.
Esta propiedad es la entalpía de formación hf, la cual puede considerarse como la entalpía de una sustancia en un estado especificado debida
a su composición química.
Combustibles y combustión
El oxidante mayormente empleado es el aire
1 kmol O2_3.76 kmol N2_4.76 kmol aire
La relación aire-combustible (AC) representa la cantidad de aire utilizada por unidad de masa de combustible durante un proceso de combustión.
Principio de la conservación de la masa
Reacción química durante la cual un combustible se oxida y se libera una gran cantidad de energía se le conoce como combustión
Combustibles hidrocarburos
La mayor parte de los combustibles hidrocarburos se obtiene del petróleo crudo por destilación
Algunas fases son el carbón, la gasolina y el gas natural.
Proceso de combustión
El combustible debe llevarse arriba
de su temperatura de ignición para iniciar la combustión
Biomass Gasification for Power Generation Internal
Combustion Engines. Process Efficiency
La biomasa constituye una de las fuentes renovables de energía de mayores
perspectivas a nivel mundial, por sus potencialidades y su menor impacto
ambiental en comparación con los combustibles fósiles. Mediante diferentes
procesos y tecnologías de conversión energética es posible obtener combustibles
en forma sólida, líquida y gaseosa a partir de cualquier tipo de biomasa.
En éste
trabajo se presenta la evaluación de la eficiencia térmica y global de la instalación
de gasificación en la Empresa Forestal Integral de Santiago de Cuba, proyectada
para la generación de electricidad a partir de los residuos de la industria forestal. El
gasificador es un reactor downdraft, modelo COMBO-80 de fabricación Hindú y el
motor (diesel) modelo Leyland modificado para trabajar con gas pobre.
La
evaluación fue realizada para diferentes cargas (potencia eléctrica generada) del
motor a partir de mediciones experimentales del flujo y composición del gas
alimentado al motor. Los resultados muestran que el motor trabaja con una
eficiencia térmica en un rango de 20-32 % con una eficiencia global entre 12-25 %.
Celdas de combustible
Los dispositivos de conversión de energía que trabajan con base en este
principio
La operación de una celda de
combustible de hidrógeno-oxígeno.
