Reacción de combustión
Páginas: 9 (2144 palabras)
Publicado: 4 de noviembre de 2011
Sesión #28
Tema: Problemas de Balance de Materia con reacciones químicas
Subtema: Reacciones de combustión completa e incompleta
Bibliografía: - Himmelblau, “Principios de B.M. y E”
- Orozco, “Operaciones Unitarias”
Objetivo:
- Desarrollar habilidades en el uso de las normas y esquemas dados en clase para resolver problemas de balance de materia con reacciones químicasvariadas.
Método o Forma de Organización de la Enseñanza: Taller (Trabajo en equipos bajo supervisión docente.)
Desarrollo:
Se orientará a los alumnos conformar sus equipos de trabajo. Dado que la guía de problemas se les remitió con anticipación por correo electrónico, se les pide comenzar a analizar y resolver el primer problema, los siguientes se harán en la siguiente clase.
La guíaincluye las siguientes claves o pistas:
“Tener en cuenta que:
1. Los balances con reacción química se plantean en moles (gmoles), lbmoles o kmoles, según corresponda a cada problema. Todos los balances se establecen según la estequiometría de la reacción o las reacciones que sucedan.
2. El aire se compone 79% de Nitrógeno y 21% de oxígeno, (% molares).
3. El % de Oxígeno enexceso se calcula sobre la base del oxígeno necesario para llevar a cabo la combustión completa (100% de conversión) de todos los compuestos combustibles alimentados. Sin embargo, debe tenerse en cuenta también al oxígeno que inicialmente puede acompañar al combustible, como sucede en el primer problema de esta guía.
Para esta situación particular, en el balance molar de oxígeno seconsidera:
nO2 (necesario) = nO2 (Teórico requerido, estequiométrico en combustión completa) - nO2 (que va en G)
(Se entiende que éste es el complemento del oxígeno que acompaña al combustible y que también reacciona con él).
4. La composición base seca es aquella que no considera al vapor de agua producido en la reacción, mientras que la de base húmeda si lo incluye.”
Se deja quetrabajen en equipos por una hora y 15 min, mientras tanto se atienden en forma directa las dudas que vayan planteando. Si varios grupos están confundidos en un mismo aspecto, se procede a hacer una aclaración general en la pizarra, pero lo deseable es que ellos trabajen solos lo más posible. Si el ejercicio no se logra concluir en el período de clase se les orienta concluirlo en casa y traer al díasiguiente sus dudas, si las tuvieran.
Solución del ejercicio, paso a paso:
1. Se mezcla etano con oxígeno para obtener 220 lb de un gas (G) con 80% etano y 20% de oxígeno. Este gas se quema en un motor, utilizando 250% de exceso de aire (A). Un 80% del etano se quema completamente, mientras que un 10% produce CO y el 10% restante se queda sin reaccionar.
a. Calcule la composicióndel gas de escape (H) sobre base húmeda.
b. ¿Cuál sería la composición sobre base seca?
c. ¿Cómo variaría (cualitativamente) esta composición si se redujera a la mitad el exceso de aire? Supongan que las cantidades de CO2 y CO producidas continúan igual.
C2H6 + 3.5 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
C2H6 + 2.5 O2 → 2 CO + 3 H2O
Paso 1: Se verifica la informacióncontenida en el diagrama, cotejándola con los datos brindados por el enunciado. Se agrega al diagrama la base de cálculo. Igualmente se revisa si las ecuaciones proporcionadas están debidamente balanceadas, como en efecto lo están.
Paso 2: Se prepara la tabla de balance para la reacción, siguiendo el modelo dado en clase. Se van llenando los datos siguiendo los cálculos planteados en la pág.siguiente.
Compuestos |mo
(lb) |PM
(lb/lbmol) |no
(lbmol) |Reacciones |lbmoles de productos | | | | | | |CO2 |CO |H2O |O2 |N2 |C2H6 | |C2H6 |176 |30 |5.8667 |C2H6 + 3.5O2 → 2CO2 + 3H2O | | | | | | | | | | | |C2H6 + 2.5O2 → 2CO + 3H2O | | | | | | | |O2 en G |44 |32 |1.3750 | | | | | | | | |O2 en A | |32 | | | | | | | | | |N2 en A | |28 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
Secuencia de...
Tema: Problemas de Balance de Materia con reacciones químicas
Subtema: Reacciones de combustión completa e incompleta
Bibliografía: - Himmelblau, “Principios de B.M. y E”
- Orozco, “Operaciones Unitarias”
Objetivo:
- Desarrollar habilidades en el uso de las normas y esquemas dados en clase para resolver problemas de balance de materia con reacciones químicasvariadas.
Método o Forma de Organización de la Enseñanza: Taller (Trabajo en equipos bajo supervisión docente.)
Desarrollo:
Se orientará a los alumnos conformar sus equipos de trabajo. Dado que la guía de problemas se les remitió con anticipación por correo electrónico, se les pide comenzar a analizar y resolver el primer problema, los siguientes se harán en la siguiente clase.
La guíaincluye las siguientes claves o pistas:
“Tener en cuenta que:
1. Los balances con reacción química se plantean en moles (gmoles), lbmoles o kmoles, según corresponda a cada problema. Todos los balances se establecen según la estequiometría de la reacción o las reacciones que sucedan.
2. El aire se compone 79% de Nitrógeno y 21% de oxígeno, (% molares).
3. El % de Oxígeno enexceso se calcula sobre la base del oxígeno necesario para llevar a cabo la combustión completa (100% de conversión) de todos los compuestos combustibles alimentados. Sin embargo, debe tenerse en cuenta también al oxígeno que inicialmente puede acompañar al combustible, como sucede en el primer problema de esta guía.
Para esta situación particular, en el balance molar de oxígeno seconsidera:
nO2 (necesario) = nO2 (Teórico requerido, estequiométrico en combustión completa) - nO2 (que va en G)
(Se entiende que éste es el complemento del oxígeno que acompaña al combustible y que también reacciona con él).
4. La composición base seca es aquella que no considera al vapor de agua producido en la reacción, mientras que la de base húmeda si lo incluye.”
Se deja quetrabajen en equipos por una hora y 15 min, mientras tanto se atienden en forma directa las dudas que vayan planteando. Si varios grupos están confundidos en un mismo aspecto, se procede a hacer una aclaración general en la pizarra, pero lo deseable es que ellos trabajen solos lo más posible. Si el ejercicio no se logra concluir en el período de clase se les orienta concluirlo en casa y traer al díasiguiente sus dudas, si las tuvieran.
Solución del ejercicio, paso a paso:
1. Se mezcla etano con oxígeno para obtener 220 lb de un gas (G) con 80% etano y 20% de oxígeno. Este gas se quema en un motor, utilizando 250% de exceso de aire (A). Un 80% del etano se quema completamente, mientras que un 10% produce CO y el 10% restante se queda sin reaccionar.
a. Calcule la composicióndel gas de escape (H) sobre base húmeda.
b. ¿Cuál sería la composición sobre base seca?
c. ¿Cómo variaría (cualitativamente) esta composición si se redujera a la mitad el exceso de aire? Supongan que las cantidades de CO2 y CO producidas continúan igual.
C2H6 + 3.5 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
C2H6 + 2.5 O2 → 2 CO + 3 H2O
Paso 1: Se verifica la informacióncontenida en el diagrama, cotejándola con los datos brindados por el enunciado. Se agrega al diagrama la base de cálculo. Igualmente se revisa si las ecuaciones proporcionadas están debidamente balanceadas, como en efecto lo están.
Paso 2: Se prepara la tabla de balance para la reacción, siguiendo el modelo dado en clase. Se van llenando los datos siguiendo los cálculos planteados en la pág.siguiente.
Compuestos |mo
(lb) |PM
(lb/lbmol) |no
(lbmol) |Reacciones |lbmoles de productos | | | | | | |CO2 |CO |H2O |O2 |N2 |C2H6 | |C2H6 |176 |30 |5.8667 |C2H6 + 3.5O2 → 2CO2 + 3H2O | | | | | | | | | | | |C2H6 + 2.5O2 → 2CO + 3H2O | | | | | | | |O2 en G |44 |32 |1.3750 | | | | | | | | |O2 en A | |32 | | | | | | | | | |N2 en A | |28 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
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