Etileno C2H4 gaseoso entra a una cámara de combustión adiabática a 25°C y 1 atm, y se quema con 20 por ciento de exceso de aire que entra a 25°C y 1 atm. La combustión es completa, y los productos salen de la cámara de combustión a la presión de 1 atm. La combustión a la presión de 1 atm. Suponiendo T0=25°C, determine a) la temperatura de los productos, b) la generación de entropía y c) la destrucción de exergía.
Respuestas
El valor de la temperatura de los productos lueo de la combustion es de
T = 2269.6 °K
ademas la generacion de entropia y exergia de destruccion es
Sgen = 1311.28 kJ/kmol °K C2H4
Xd = 390760 kJ C2H4
Explicación:
El combustible se quema por completo con elexceso de aire, el producto contendra
CO2, H2O, N2 y O2
La ecuacion considerando 1Kmol de C2H4
C2H4(g) + 1.2ath (O2 + 3.76N2) → 2CO2 + 2H2O + 0.2athO2 + 1.2*3.76athN2
ath : Coeficiente estequimetrico, determinamos por el balance de O2
1.2ath → 2 + 1 + 0.2ath
ath = 3 Sustituimos el valor en la ecuacion
C2H4(g) + 1.2*3 (O2 + 3.76N2) → 2CO2 + 2H2O + 0.2*3O2 + 1.2*3.76*3N2
Ecuacion de energia de flujo constante
∑Np(hf° + h - h°)p = ∑Nr(hf°)r = (Nhf)c2h4
Buscamos los valores de hf° y h en tablas
hf° (kJ/kmol) h(298K) (kJ/kmol)
C2H4 (g) 52280 --
O2 0 8682
N2 0 8669
H20 (g) -241820 9904
CO2 -393520 9364
Sustituimos valores
2(-393520 + hCO2 - 9364) + 2(-241820 + hH2O - 9904) + 0.6(0 + hO2 - 8682) + 13.54(0 + hhN2 - 8669) = 1(52280)
2hCO2 + 2hH2O + 0.6hO2 + 13.54hN2 = 1484083 kJ
Usando el metodo de ensayo y error en tablas luego de dividir el lado derecho de la ecuacion por cada mol de los productos (para tomar valor de aproximacion y tantear) obtenemos un temperatura de
T = 2269.6 °K
- Entropia Generada
Sgen = Sp - Sr
Calculamos las entropias a presion parcial de los componentes que es igual Pi = yi( fraccion molar), tabla
Ni yi si°(T,1atm) Ruln(yipm) Nisi
C2H4 (g ) 1 1 219.83 --- 219.83
O2 3.6 0.21 204.14 -12.98 784.87
N2 13.54 0.79 191.61 -1.96 2620.94
Sr = 3625.64 kJ/°Kkmol
Ni yi si°(T,1atm) Ruln(yipm) Nisi
CO2 2 0.1103 316.881 -18.329 670.42
H20 2 0.1103 271.134 -18.329 578.93
O2 0.6 0.0331 273.467 -28.336 181.08
N2 13.54 0.7464 256.541 -2.432 3506.49
Sp = 4936.92 kJ/°K kmol
Sgen = 4936.92 kJ/°K kmol - 3625.64 kJ/°K kmol
Sgen = 1311.28 kJ/kmol °K C2H4
Exergia
Xd = ToSgen
Xd = 298°K*1311.28 kJ/kmol °K
Xd = 390760 kJ/kg C8H18
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