Diagrama de combustión

Dpto. Termodinámica Aplicada

Observaciones

Introducción

El presente laboratorio virtual muestra la representación del diagrama de combustión de Ostwald en base a la definición de un combustible. La aplicación permite introducir el valor de un punto de análisis de humos [%O2,%CO2] para representarlo en la gráfica y calcular las direrentes variables del proceso: exceso de aire, CO, etc.

Objetivos

Instrucciones

Índice

Diagrama de Ostwald

Cálculo de las diferentes variables de la combustión

Volumen de O2 teórico:
$$V_{O_{2}}=22.4({C}/{12}+{H}/{4}+{S}/{32}-{O}/{32}) [{Nm^3O_{2}}/{kg_{comb}}]$$

Volumen de aire teórico:
$$V_{t}={100}/{21}V_{O_{2}} [{Nm^3 aire}/{kg_{comb}}]$$

Volumen de humos secos:
$$V_{HS}=V_{N_2}+V_{CO_2}+V_{SO_2}={100}/{21}V_{O_{2}}+({S}/{32}-{O}/{32}) [{Nm^3 HS}/{kg_{comb}}]$$

Coeficiente de exceso de aire:
$$s={V_{real}}/{V_{t}}$$

Factor de exceso:
$$n=s-1$$

Exceso de aire (el exceso puede ser + o -):
$$e=V_{real}-V_{t}=nV_t=(s-1)V_t [{Nm^3 aire}/{kg_{comb}}]$$

Porcentaje máximo de CO2 en humos. Parámetro A (alfa):
$$A[%]=100{22.4({S}/{32}-{O}/{32})}/{V_{HS}}$$

Punto E: Intersección línea de aire con eje X.
$$E[%]={A}/{2+{A}/{100}}$$

Volumen de humos en una combustión completa: si todo el C se quema a CO2 el volumen de humos será el estequiométrico más el exceso de aire introducido:
$$V^'_{\text"humos,completa"}=V_{HS}+ nV_t [{Nm^3 HS}/{kg_{comb}}]$$

Volumen de humos en una combustión incompleta: teniendo en cuenta las reacciones, un volumen igual a la mitad del volumen de CO en los humos en oxígeno no habrá reaccionado y saldrá por los humos, por tanto:
$$V^'_{\text"humos,incompleta"}=V_{HS}+ nV_t+{V_{CO}}/{2} [{Nm^3 HS}/{kg_{comb}}]$$

Determinación de los porcentajes de O2,CO2 y CO en humos:
  • $x=100{V_{O_2}}/{V_{humos}}=100{0.21nV_t+{V_{CO}}/{2}}/{V_{HS}+ nV_t+{V_{CO}}/{2}}$
  • $y=100{V_{CO_2}}/{V_{humos}}=100{{A}/{100}V_{HS}-V_{CO}}/{V_{HS}+ nV_t+{V_{CO}}/{2}}$
  • $t=100{V_{CO}}/{V_{humos}}=100{V_{CO}}/{V_{HS}+ nV_t+{V_{CO}}/{2}}$

Composición másica del combustible

C [kgC/kgcomb] H [kgH/kgcomb] O [kgO/kgcomb] S [kgS/kgcomb] N [kgN/kgcomb] H20 [kgH20/kgcomb]
0.8 0.2 0 0 0 0

Resultados

Hd [kgHd/kgcomb] Volumen de O2 mínimo [Nm3/kgcomb] Volumen de aire mínimo [Nm3/kgcomb] Volumen de humos secos [Nm3/kgcomb] Volumen de humos húmedos [Nm3/kgcomb] Alfa[%] CO_max[%] [%]O2_max

Datos del punto de medición

%O2 %CO2 Volumen de aire de exceso[Nm3/kgcomb] Volumen de aire real[Nm3/kgcomb] Exceso de aire[%] %CO
0 0 0 0 0 0

Diagrama de Ostwald