Para calcular la temperatura de llama adiabática parto de la siguiente igualdad: (m*h)Reac. = (m*h)Prod.
Simplificando me queda: m_FuelOil*PCS_FuelOil = m_Humos*hs_Humos(Tad), de lo que despejo:
hs_Humos(Tad) = (m_FuelOil)/m_Humos)*PCS_FuelOil.
El flujo másico de FuelOil es 1kg/s y p0ara hallar el m_Humos sumé los flujos másicos de los productos de combustión, dividiendo los moles de cada especie entre su peso molecular. Tengo dos problemas: el primero es que el flujo másico de humos me queda más chico que el flujo másico de Fuel Oil, lo que no tiene sentido, y el segundo es que el valor de entalpía sensible de humos hallado es: 278250kcal/kg, el cual no está en la tabla de humos. Agradezco si pueden decirme mis errores.
Consulta sobre el ejercicio 3, parte (a) del práctico 1
Número de respuestas: 3
En respuesta a Juan Manuel Adano Pitetta
Re: Consulta sobre el ejercicio 3, parte (a) del práctico 1
de Natalia Wener -
Hola Juan Manuel,
Esto "m_FuelOil*PCS_FuelOil = m_Humos*hs_Humos(Tad)" sería correcto si pusieras en lugar de hs_Humos, h_Humos (porque no es sólo sensible lo que hay en los humos, en este caso también tenes latente), y tiene implícito que en tu referencia estás considerando el agua en estado líquido (sino utilizarías el PCI del Fuel Oil). A la T adiabatica (temperatura del entorno de los 2000°C o ese orden) y la presión atmosférica de los humos, el agua en los productos va a estar en estado vapor (va a tener más entalpía que tu referencia líquida), por lo que lo correcto sería "m_FO*PCS_FO = m_H*[hs_Humos(Tad) + {H2O}_humos*hfg@25°C]", donde {H2O}_humos tiene unidades de kg_agua_humos/kg_humos.
Esto "m_FuelOil*PCS_FuelOil = m_Humos*hs_Humos(Tad)" sería correcto si pusieras en lugar de hs_Humos, h_Humos (porque no es sólo sensible lo que hay en los humos, en este caso también tenes latente), y tiene implícito que en tu referencia estás considerando el agua en estado líquido (sino utilizarías el PCI del Fuel Oil). A la T adiabatica (temperatura del entorno de los 2000°C o ese orden) y la presión atmosférica de los humos, el agua en los productos va a estar en estado vapor (va a tener más entalpía que tu referencia líquida), por lo que lo correcto sería "m_FO*PCS_FO = m_H*[hs_Humos(Tad) + {H2O}_humos*hfg@25°C]", donde {H2O}_humos tiene unidades de kg_agua_humos/kg_humos.
En la relación que está en negrita hay que tener en cuenta varias cosas importantes:
- Las unidades de los distintos sumandos debe ser la misma, es decir, m_FO*PCS_FO (kW o kcal/h) debe ser consistente con los sumandos de la derecha, y a la vez, cada término de ese sumando debe ser coherente a nivel de unidades.
- En relación a lo anterior: las tablas de poder calorífico del curso están en unidades de kJ/kmol_fuel y las de humos están en kcal/kg humos semi humedos o en kJ/kg de humos semi húmedos. Cómo la tabla de humos da la entalpía sensible de humos semihúmedos (humos incluyendo sólo el agua que se forma en la reacción de combustión y no la humedad del fuel), si el combustible tuviera agua (humedad) habría que agregar la entalpía sensible del agua de constitución (que va a salir como vapor por la temperatura tan alta de la reacción): m_H*[hs_Humos(Tad) = m_HSH*hs_HSH(Tad) + m_H2O_constitución*Cp_agua_vapor*(Tad - Tref)
- Para simplificar lo anterior para el caso de generadores de vapor, en el material del curso brindamos una tabla de fórmulas que tiene, dentro de otras cosas, el balance de energía al hogar. Este balance lo vamos a ver en la próxima clase, pero a grandes rasgos se trata al hogar de la caldera como una "caja negra" con entradas y salidas. Entre estas salidas está el calor que se libera en el hogar (y absorbe el agua en esa superficie). Fijate que para el cálculo de la temperatura adiabática sólo habría que suponer que esa salida, Q_H, es cero, es decir: todo la energía va a los humos. En adjuntos dejé la captura del balance al hogar.
En conclusión, revisá el tema de unidades, agregá la entalpía latente del agua y fijate si tenés que considerar o no la entalpía sensible del agua de constitución. El balance al hogar es como el balance que vos planteaste pero general y considerando que se pierde calor también hacia el agua del hogar; para comparar contra lo tuyo podes tachar el Q_H e ir "cancelando" términos de ese balance general según sea tu caso particular.
Espero se haya entendido, y si no, lo seguimos viendo.
Lo más seguro es que entre hoy y el correr del fin de semana subamos un ejercicio resuelto como sugirieron ustedes.
Saludos
En respuesta a Natalia Wener
Re: Consulta sobre el ejercicio 3, parte (a) del práctico 1
Buenas tardes!! Yo tenia una consulta sobre el mismo ejercicio. En las tablas de entalpia de humos, en la que aparecen segun el %CO2 , el maximo valor de h en (kcal/kg) es alrededor de 2000 pero si yo hago el balance me queda que PCS-FO= h Productos y el valor de PCS-FO es 10500kcal/kg. No encuentro nunca ese valor en las tablas
En respuesta a Silvina Olivera Nuñez
Re: Consulta sobre el ejercicio 3, parte (a) del práctico 1
de Natalia Wener -
Hola Silvina,
Dejé subida la solución de este ejercicio en la sección de Prácticos. De todos modos, ahí el error que tenés es que te falta dividir el PCS entre el G de humos semi húmedos (G_H9H en la fórmula del balance al hogar). Además te faltaría considerar la entalpía sensible del fuel oil (entra a 120°C) y la latente del agua en los productos (sale como vapor y la referencia es líquido).
Cualquier cosa sigan este hilo o lo vemos en clase hoy o el miércoles.
Saludos
Dejé subida la solución de este ejercicio en la sección de Prácticos. De todos modos, ahí el error que tenés es que te falta dividir el PCS entre el G de humos semi húmedos (G_H9H en la fórmula del balance al hogar). Además te faltaría considerar la entalpía sensible del fuel oil (entra a 120°C) y la latente del agua en los productos (sale como vapor y la referencia es líquido).
Cualquier cosa sigan este hilo o lo vemos en clase hoy o el miércoles.
Saludos