Solución Combustión del carbón (V)

A fin de calcular el aire en exceso , en vista del oxígeno que hay en el carbón y de la existencia de materiales combustibles no quemados, calcularemos el oxígeno total que entra y el oxígeno requerido:

Solución Combustión del carbón (IV)

Paso 6 Las variables cuyo valor todavía se desconoce son A, W y P
Paso 7 y 8 Sólo podemos escribir cuatro balances de moles para los elementos por que los de S y C deben combinarse en vistad de que estos dos elementos se informan juntos en el análisis del gas de chimenea. Es de suponer que una de las cuatro ecuaciones será redundante y la podremos usar para verificar los cálculos.

Resuelva el balance de C + S para obtener P = 50. Luego resuelva el balance de N para obtener A = 45.35. A continuación, resuelva el balance de H para obtener W = 2.746. Por último, utilice el balance de O como verificación: 19.8 = 20.0. La diferencia es de alrededor del 2%. Dado que los datos proporcionados son mediciones reales, y considerando los errores aleatorios y posiblemente sesgados de los datos, el error de redondeo introducido en los cálculos y las posibles fugas en el horno, los resultados parecen bastante satisfactorios. Pruebe calcular W, un número pequeño, a partir de los balances tanto de H como de O. Qué magnitud de error tiene?.

Solución Combustión del carbón (III)

Pasos 6,7,8 y 9 Podríamos ignorar el C, H, O, N y S en el residuo, pero incluiremos la cantidad para mostrar los cálculos que es necesario efectuar si las cantidades de los elementos son significativas, El balance de la ceniza es (la ceniza es un componente de enlace)

7.36 = R(0.86)
R = 8.56 lb

El carbón sin quemar en el desecho es

8.56(0.14) = 1.20lb

El carbón sin quemar en el desecho es

8.56(0.14) = 1.20lb

Si suponemos que los materiales combustibles del desecho están en las mismas proporciones que en el carbón (lo cual podría no ser cubierto), las cantidades de combustibles en R sobre una base libre de cenizas son:

Solución Combustión del carbón (II)

Paso 5 Escogemos una base de cálculo conveniente de F = 100lb.
Paso 4 (requerido) Antes debemos agregar al diagrama cierta información adicional, además de las composiciones.

En el carbón: H2O

Solución Combustión del carbón (I)

Paso 1, 2, 3 y 4 Se trata de un problema en estado estacionario con reacción. El sistema es el horno. El término de acumulación de la ecuación (3.1) es cero. Toda la información dada en el enunciado del problema se ha colocado en la figura E3.14. Como el análisis del gas se da sobre una base seca, añadimos al diagrama del proceso un flujo W para el agua que sale.

Las composiciones de F y R se dan en masa y las de P y A en moles. Efectuaremos los balances de los elementos en moles con objeto de que los términos de generación y consumo de la ecuación (3.1) sean cero.

Ejemplo Combustión del carbón

Una compañia eléctrica local quema carbón que tiene la siguiente composición en base seca. (Cabe señalar que el análisis de carbón que se da en seguida resulta conveniente para nuestros cálculos, pero de ninguna manera es el único tipo de análisis que se suele informar para el carbón. Algunos análisis contienen mucha menos información acerca de cada elemento.)

El análisis de Orsat promedio del gas de la chimenea durante una prueba de 24 horas fue

La humedad en el combustible era de 3.90%, y el aire contenía en promedio 0.0048 lb H2O/lb aire seco. El residuo contenía 14% de carbón sin quemar, siendo el resto cenizas.

Se nos pide comprobar la consistencia de los datos antes de almacenarlos en una base de datos. Es satisfactoria la consistencia? Qué porcentaje de aire en exceso se usó en promedio?

Solución de Combustión con datos imprecisos (IV)

Como no tenemos que responder a ninguna pregunta acerca del agua en el gas de chimenea que sale, podemos aprovechar los componentes enlazados que se muestran en la figura E3.13 como una manera alternativa de resolver el problema. Para ello bastará con un componente enlazado que relacione el fluido de prueba con el gas de chimenea seco y otro que relacione al aire con el aire de chimenea seco. Al examinar los datos con vistas a determinar si existe un componente ligado, vemos que el carbono pasa directamente del fluido de prueba al gas de chimenea seco, y a ningún otro lugar, así que el carbono puede servirnos como uno de los componentes enzalados. Todo el N2 del aire está en el gas de chimenea seco, asíq eu el N2 puede servir como el otro componente de enlace. Este enfoque equivale a usar el balance de C para resolver F y el balance de N para resolver A.