Propiedades de combustion

1. En Tabla 1 se presentan seis gases combustibles y sus respectivas composiciones químicas y fuentes de obtención, en la Tabla 2 la asignación por grupo de trabajo de los combustibles gaseoso, al cual hay que calcular todas las propiedades de combustión exceptuando: la energía de ignición, la temperatura de ignición y la temperatura de auto ignición. Para las propiedades donde seanecesario las estimaciones deben realizarse en términos volumétricos y másicos.
Se deben presentar el análisis de los resultados y conclusiones, como también la importancia y posibles aplicaciones en el contexto del país del combustible analizado.

TABLA 1: Gases a analizar
GAS | TIPO | COMPOSICIÓN QUIMICA |
G1 | Gas Natural de la Guajira | 98% CH4+1.2%N2+0.8% C2H6 |
G2 | Syngas obtenido dela gasificación de biomasa linocelulósica. | 20% H+20%CO+60% N2 |
G3 | Syngas obtenido por la gasificación del carbón con la tecnología conocco. | 40% H2+40%CO+20% CO2 |
G4 | Syngas obtenido por la gasificación del carbón con la tecnología Lurgi. | 63.9% H2+36.1%CO |
G5 | Syngas obtenido por la gasificación del carbón con la tecnología Shell. | 30% H2+70%CO |
G6 | Propano Comercial. | 90%C3H8+10% C4H10 |

TABLA 2: Asignación de Mezcla

GRUPO | MEZCLA ASIGNADA |
Grupo 1 | Mezcla G4 |
Grupo 2 | 60% G1 + 40% G5 |
Grupo 3 | 60% G1 + 40% G4 |
Grupo 4 | Mezcla G5 |
Grupo 5 | 60% G1 + 40% G3 |
Grupo 6 | Mezcla G2 |
Grupo 7 | Mezcla G3 |
Grupo 8 | 60% G2 + 40% G6 |

G1=0.98CH4+0.012N2 +0.008C2H6
G5=0.3H2+0.7CO

Mezcla:
0.6G1 + 0.4G50.6(0.98CH4+0.012N2+0.008C2H6)+0.4(0.3H2+0.7CO)

Composición de la mezcla:

0.588CH4+0.0072N2 +0.0048C2H6+0.12H2+0.28CO

El comburente a utilizar va a ser aire teórico: O2+3.76N2

Se considera reacción estequiométrica, por lo tanto en los productos solo se tendrá: CO2+H2O+N2

La reacción sería la siguiente:

0.588CH4+0.0072N2 +0.0048C2H6+0.12H2+0.28CO+α(O2+3.76N2)→
xCO2+yH2O+zN2

Balance de C:0.588+2*0.0048+0.28=x
x=0.8776

Balance de H:
(4*0.588)+(6*0.0048)+(2*0.12)=2*y
y=1.3104

Balance de O:
0.28+(2*α)=(2*x)+y
α=1.3928

Balance de N:
(2*0.0072)+(2*3.76*α)=2*z
z=5.244128

Luego la reacción estequiométrica de la mezcla quedaría así:

0.588CH4+0.0072N2 +0.0048C2H6+0.12H2+0.28CO+1.3928(O2+3.76N2)→
0.8776CO2+1.3104H2O+5.244128N2
Para los cálculos de las propiedades volumetrías:Componente | Vamst,aire3mst,gas3 | Vf'mst,hh3mst,gas3 | Vfmst,hs3mst,gas3 | PCIVKwhmst3 | PCSVKwhmst3 |
CH4 | 9.52 | 10.52 | 8.52 | 9.43 | 10.49 |
C2H6 | 16.66 | 18.16 | 15.16 | 16.95 | 18.55 |
H2 | 2.38 | 2.88 | 1.88 | 2.83 | 3.36 |
CO | 2.38 | 2.88 | 2.88 | 3.31 | 3.31 |
N2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Valores tomados de la tabla 3 de la cartilla "Estimación de las propiedades de combustiónde combustibles gaseosos, Andrés Amell Arrieta"

Volumen de aire:

Va=∑yiVa,i - 4.76yO2
yO2=0 (La mezcla no contiene O2)
Va=yCH4Va,CH4+yC2H6Va,C2H6+yH2Va,H2+yCOVa,CO+yN2Va,N2
Va=(0.588*9.52)+(0.0048*16.66)+(0.12*2.38)+(0.28*2.38)+(0.0072*0)
Va=6.629728 mst,aire3mst,mezcla3

De la reacción estequiométrica:

Va=1.3928(O2+3.76N2)
Va=1.3928*4.76
Va=6.629728 mst,aire3mst,mezcla3
Paraquemar estequiometricamente 1mst3 de mezcla se necesitan 6.629728 mst3 de aire

Volumen de humos húmedos:

Vf'=∑yiVf',i+XN2+XCO2
XN2=0.0072
XCO2=0 (No hay CO2 en la mezcla)
Vf'=yCH4Vf',CH4+yC2H6Vf',C2H6+yH2Vf',H2+yCOVf',CO+XN2+XCO2
Vf'=(0.588*10.52)+(0.0048*18.16)+(0.12*2.88)+(0.28*2.88)+0.0072
Vf'=7.432128 mst,hh3mst,mezcla3

De la reacción estequiométrica:Vf'=0.8776+1.3104+5.244128
Vf'=7.432128 mst,hh3mst,mezcla3
* Al quemar estequiometricamente 1mst3 de mezcla se producen 7.432128 mst3 de humos húmedos

Volumen de humos secos:

Vf=∑yiVf,i+XN2+XCO2
XN2=0.0072
XCO2=0 (No hay CO2 en la mezcla)
Vf=yCH4Vf,CH4+yC2H6Vf,C2H6+yH2Vf,H2+yCOVf,CO+XN2+XCO2
Vf=(0.588*8.52)+(0.0048*15.16)+(0.12*1.88)+(0.28*2.88)+0.0072
Vf=6.121728 mst,hh3mst,mezcla3

De la reacción...