En un incinerador de residuos, después del proceso de combustión, se emiten los siguientes gases: 22% CO, 7.5% CO2, 0.5% O2 y 70% N2. Por lo que los gases restantes se recirculan a la cámara de combustión, ¿cuál será la composición volumétrica de los gases de combustión? El proceso se lleva a cabo con un 25% de exceso de oxígeno neto necesario para la combustión. Considera una base de cálculo de 100 lb y una eficiencia de combustión de 95%. Después del proceso de combustión, se decide utilizar un cierto porcentaje del calor generado por el proceso para calentar agua, así que se requiere saber:
¿Cuánto tiempo le tomará calentar el agua a 60°C si la temperatura inicial es de 45°C?
¿Se puede optimizar el tiempo resultante para calentar el agua?
¿Cómo y con qué lo harías?
Respuestas
La composición volumétrica de los gases de combustión es :
22% CO, 7.5% CO2, 0.5% O2 y 70% N2
La cantidad de energía necesaria para calentar el agua es : 135859.5 KJ.
La composición volumétrica de los gases de combustión son los suministrados debido a que se recirculan a la cámara de combustión de la siguiente manera :
Gases :
22% CO
7.5 % CO2
0.5% O2
70% N2
Composición volumetrica de los gases de combustión =?
Composición volumetrica de los gases de combustión :
22% CO, 7.5% CO2, 0.5% O2 y 70% N2
25 % exceso O2 neto
m = 100 Lb * 0.454 Kg/1 Lb = 45.4 Kg
eficiencia = 95%
tiempo = t=?
To= 45ºC
Tf = 60 ºC
Ce agua = 4.2 KJ/kgºC
Fórmula de calor Q :
Q = m* Ce * ( Tf -To)
Q = 45.4 Kg * 4.2 KJ/KgºC * ( 60ºC -45ºC )
Q = 2860.2 KJ
Eficiencia : n = W/Q
W = n*Q = 2860.2 KJ*0.95 = 2717.19 KJ
2717.19 KJ/ 0.5% O2 * 25 % O2 = 135859.5 KJ
La cantidad de energía necesaria para calentar el agua es : = 135859.5 KJ