Combustion y Reacción

Mezclas reactivas y combustin 823

PROBLEMAS

13.1 Un recipiente contiene una mezcla del 34% de O2 y el66% de CO en a) base msica, b) base molar. En cada casodetermnese si hay oxgeno suficiente para producir la reac-cin completa del monxido de carbono.13.2 Ajstese la reaccin qumica de la combustin com-pleta del octano (C8H|8) con

w La cantidad estequiomtrica de oxgeno.(b) La cantidad estequiomtrica de aire.(c) El 50% de exceso de aire.

13.3 Metano (CH4) se quema completamente con la canti-dad estequiomtrica de perxido de hidrgeno (H2O2). Ajs-tese la ecuacin de la reaccin qumica.

13-4 Una mezcla gaseosa combustible tiene un anlisis mo-lar del 14% de H2, 3% de CH4, 27% de CO, 0,6% de O2,4,5% de CO2 y 50,9% de N2. Determnese el cociente tericoaire-combustible de la combustin completa en

(a) Base molar.(b) Base msica.

13.5 Una mezcla combustible de composicin molar 60%de CH4, 30% de C,H6 y 10% de N-, se suministra a un hogardonde se quema completamente con el 120% del aire teri-co. Determnese el cociente aire-combustible en

(a) Base molar.(b) Base msica.

13.6 Una mezcla combustible de composicin molar 20%de CH4, 40% de H2 y 40% de NHS se quema completamentecon el 150% del oxgeno estequiomtrico. Ajstese la ecua-cin de la reaccin.13.7 Un carbn de anlisis elemental 80% de carbono. 3%de azufre y 17% de ceniza se quema completamente con el120% del aire estequiomtrico. Determine la cantidad deSO2 producida, en kg por kg de carbn.13.8 Una muestra de residuos urbanos de anlisis elemental80,7% de C, 4,9% de H, 1,8% de S, 5,3% de O, 1,1% de Ny 6,2% de cenizas se quema completamente con el 120% delaire estequiomtrico. Determine

(a) El ajuste de la reaccin.(b) El cociente aire-combustible en base msica.

13.9 Etano (C2H6) se quema completamente con aire. Si elcociente aire-combustible en base msica es 18, determine:

(a) El porcentaje de exceso o defecto de aire, segn con-venga.

(b) La temperatura de roco de los gases de combustina la presin de 1 atm.

13.10 Determnese la cantidad de vapor de agua conden-sada, en kmol por kmol de combustible, al enfriar a 20C losproductos de la reaccin del butano (C4H|0) quemado com-pletamente a 1 atm con el 150% del aire estequiomtrico.13.11 Una mezcla gaseosa combustible con una composi-cin molar del 72% de CH4, 9% de H2, 14% de N2, 3% deCO2 y 2% de O2 se quema completamente con aire hmedopara formar productos gaseosos a 1 atm compuestos de CO,,H2O y N2 solamente. Si la temperatura de roco de los pro-ductos es 60C, determnese la cantidad de vapor de aguapresente en el aire de combustin, en kmol por kmol decombustible.13.12 En una cmara de combustin entra propano (C3H8)quemndose completamente con el 180% del aire estequio-mtrico que entra a 40C, 1 atm y el 60% de humedadrelativa. Ajstese la reaccin qumica.13.13 En una cmara de combustin entra butano (C4Hlo) yse quema completamente con el 150% del aire estequiom-trico que entra a 68F, 1 atm y el 75% de humedad relativa.Ajstese la reaccin qumica.13.14 En una cmara de combustin entran 2 kg/h de hidr-geno (H2) que se quema con 120 m:'/h de aire que entra a30C y I atm. Calcule el exceso de aire utilizado.13.15 Se quema carbono con el 85% de aire estequiom-trico resultando CO2, CO y N, solamente. Determine:

(a) La ecuacin ajustada de la reaccin.(b) El cociente aire-combustible en base msica.

13.16 Con el 80% del aire estequiomtrico reacciona pro-pano para formar productos que contienen solamente CO,,CO, H2O y N2. Determine:

(a) La ecuacin ajustada de la reaccin.(b) La composicin molar de los productos en base

molar seca.13.17 En un motor entra dodecano (C|2LL6) que se quemacon aire para dar unos gases de combustin de anlisis molaren base seca del 12,1% de CO2, 3,4% de CO, 0,5% de O,,1,5% de H2 y 82,5% de N2. Calcule la relacin aire-combus-tible en base molar.

824 Mezclas reactivas y combustin

13.18 Los componentes del gas expulsado de un motor degasolina que utiliza un combustible representable comoC8H,7 presentan un anlisis molar en base seca del 8,7% deCO2, 8,9% de CO, 0,3% de O2, 3,7% de H2, 0,3% de CH4 y78,1% de N2. Determnese el cociente aire-combustible enbase msica y comprese con el valor medido de 11:1.13.19 Un gas natural de composicin molar del 20% deCH4,40% de C2H6 y 40% de C3H8 se quema con aire, produ-ciendo unos gases de combustin cuya composicin molaren base seca es del 11,4% de CO2, 1,7% de O2, 1,2% de COy 85,7% de N2. Calcule el cociente aire-combustible en

(a) Base molar,fb) Base msica.

13.20 Un fuelleo de anlisis elemental 85,7% de C, 14,2%de H y 0,1 % de cenizas se quema con aire para dar unos pro-ductos de composicin molar seca del 12,29% de CO2,3,76% de O2 y 83,95% de N2. Determnese el cociente msi-co aire-combustible.13.21 Pentano (C5H,2) se quema con aire de manera queuna fraccin x del carbono se transforma en CO2 y el restoaparece como CO. No aparece O2 libre en los gases de lacombustin.

(a) Obtenga una expresin para el porcentaje de aireestequiomtrico en funcin de x.

(b) Represntela grficamente para x variando de O a 1.13.22 Determnese el dosado relativo para cada uno de loscasos siguientes e indique si los reactivos forman una mez-cla pobre o rica:

(a) Problema 13.15(b) Problema 13.16

13.23 Para cada una de las mezclas siguientes, determneseel dosado relativo e indquese si la mezcla es pobre o rica:

(a) 1 Ibmol de metano (CH4) y 8 Ibmol de aire.(b) 1 kg de etano (C2H6) y 17,2 kg de aire.

13.24 En un motor entra octano (C8H|8) y se quema conaire para dar unos productos de composicin molar seca:CO2, 10,5%; CO, 5,8%; CH4, 0,9%; H2, 2,6%; O2, 0,3%; yN2. 79,1 %. Determnese el dosado relativo.13.25 En un reactor que funciona estacionariamente entraacetileno gaseoso (C2H2) a 25C y 1,6 bar y se quema com-pletamente con el 150% del aire estequiomtrico que entraen las mismas condiciones. Si los productos salen a 25C y1,5 bar, calcule el calor transferido desde el reactor, en kJpor kmol de combustible. Se desprecian los efectos de lasenergas cintica y potencial.

13.26 En una cmara de combustin que opera en estadoestacionario entra etano (C2H6) a 77F y I atm, quemndosecompletamente cpn el 150% del aire estequiomtrico, queentra en las mismas condiciones. Si los productos salen a77F y 1 atm, determnese el calor transferido desde la c-mara, en kJ por kmol de combustible. Los efectos de lasenergas cintica y potencial son despreciables.13.27 En un horno que opera estacionariamente entran 27m3/h de gas metano (CH4) a 25C y I atm. El metano se que-ma completamente con el 140% del aire terico, que entra a127C y 1 atm. Los productos de la combustin salen a427C y 1 atm. Determnese:

(a) El caudal de aire, en m3/h.(b) El calor transferido desde el horno, en kJ/h.

Los efectos de las energas cintica y potencial son despre-ciables.13.28 En una cmara de combustin que funciona estacio-nariamente entra etanol lquido (C2H5OH) a 25C y 1 atm yse quema con aire que entra a 227C y 1 atm. El flujo msicode combustible es de 25 kg/s y el cociente msico aire-com-bustible es 7,5. Los productos de la combustin, compuestosde CO2, CO, H2O (g) y N2, salen a 1.000 K. Ignorando losefectos de las energas cintica y potencial, determine:

(a) La velocidad de transferencia de calor desde lacmara de combustin, en kW.

(b) El dosado relativo.13.29 Un tanque rgido contiene inicialmente 16,04 Ib deCH4 y 96 Ib de 02 a 77F y 1 atm. Despus de una combus-tin completa, la presin en el depsito es de 3,352 atm.Determnese el calor transferido, en kJ.13.30 Un depsito rgido contiene inicialmente una mezclagaseosa a 25C y 1 atm cuya composicin molar es del 25%de etileno (C2H4) y 75% de oxgeno. La mezcla se quemacompletamente y los productos se enfran a 500 K. Determ-nese el calor intercambiado entre el depsito y su entorno, enkJ por kmol de combustible presente inicialmente. 13.31 La energa necesaria para evaporar el fluido de traba-jo que circula por la caldera de una central trmica se propor-ciona mediante la combustin completa de metano con el110% del aire estequiomtrico. Aire y combustible entran encorrientes separadas a 25 C y 1 atm y los productos de lacombustin salen por la chimenea a 150C y 1 atm. Si elrendimiento trmico de la central es del 33%, calcule el flujomsico de combustible necesario, en kg/h por MW depotencia generada en la central. Los efectos de las energascintica y potencial son despreciables.13.32 En la cmara de combustin de una central trmicacon ciclo simple de turbina de gas, entra octano (C8H]8)


lquido a 25C y 1 atm, quemndose completamente con el400% del aire terico que entra al compresor a 25C y 1 atm.Los gases de combustin salen de la turbina a 627C y 1 atm.Si se estima que el calor cedido por la turbina es el 15% dela potencia neta generada, calcule esta potencia, en kJ porkmol de combustible. Los efectos de las energas cintica ypotencial son despreciables.13.33 En un motor a reaccin entra octano gaseoso a 25Cy 1 atm y se quema completamente con el 300% del aireestequiomtrico, que entra tambin a 25C y 1 atm. Los pro-ductos de la combustin salen a 990 K y 1 atm. Si el combus-tible y el aire entran a velocidades relativamente bajas, cal-cule la velocidad de los productos a la salida, en m/s.Desprecie los efectos de la energa potencial y el calorintercambiado entre el motor y su entorno.13.34 Determnese la entalpia de combustin del butanogaseoso, en kJ por kmol de combustible, a 25C y 1 atm,considerando que:

(a) El agua est en fase gaseosa en los productos.(b) El agua est en fase lquida en los productos.

13.35 Determnese la entalpia de combustin, en kJ porkmol de mezcla, de un gas natural con una composicinmolar del 40% de pentano (C5H,2), 35% de metano (CH4) y25% de propano (C3H8) a 25C y 1 atm, considerando vaporde agua en los productos.13.36 Calcule los poderes calorficos superior e inferior delpropano gaseoso a 25C y 1 atm, en kj/kg.13.37 Determnese el poder calorfico superior, en kJ porkmol de combustible, a 25C y 1 atm, del

(a) octano lquido (C8H,8);(b) hidrgeno gaseoso (H2);(c) metanol lquido (CH,OH);(d) butano gaseoso (C4H,0).

13.38 En un reactor adiabtico que opera estacionaria-mente entra octano lquido a 25 C y 1 atm y se quema con el90% del aire estequiomtrico que entra en las mismas con-diciones, formndose unos productos de la combustin com-puestos de CO2, CO, H2O y N2 solamente. Determnese latemperatura de los productos a la salida, en K. Compresecon los resultados del Ejemplo 13.8, comentndolo.13.39 En un reactor adiabtico que opera en estado estacio-nario entra gas propano a 25C y 1 atm y se quema comple-tamente con aire que entra a 25 C y 1 atm. Calclese la tem-peratura adiabtica de llama si la combustin se realiza con

. (a) El 120% del aire terico.(b) El 140% del aire terico.(c) El 160% del aire terico.

13.40 En un reactor que opera estacionariamente entrahidrgeno a 77F y 1 atm quemndose completamente conel x % del aire estequiomtrico que entra en las mismascondiciones. Represente grficamente la temperatura adia-btica de llama frente a x para variaciones de ste del 100 al400%.13.41 En un reactor adiabtico que opera estacionariamen-te entra metano a 25C y 1 atm reaccionando con la cantidadestequiomtrica de aire, que entra a 25C y 1 atm. Calcule latemperatura de los productos de combustin a la salida si

(a) La combustin es completa.(b) El 90% del carbono se transforma en CO2 y el resto

se convierte en CO.Desprecense los efectos de las energas cintica y potencial.13.42 En un reactor aislado trmicamente que opera en es-tado estacionario entra gas propano a 77 F y 1 atm y se que-ma completamente con aire que entra en las mismas condi-ciones. Si los productos de la combustin salen a 2.240F,determnese el porcentaje de aire estequiomtrico utilizado.Desprecense las energas cintica y potencial.13.43 En la cmara de combustin de una central trmicade turbina de gas que opera estacionariamente entra gasmetano a 25C y 1 atm y se quema completamente con aireque entra a 204C. Debido a limitaciones de los materialesmetlicos, la temperatura de los productos de la combustinque van del combustor a la turbina no pueden superar los870C. Calclese el porcentaje de exceso de aire que per-mite cumplir esta limitacin. La transferencia de calor desdela turbina al entorno no es apreciable y se pueden ignorar losefectos de las energas cintica y potencial.13.44 Una mezcla de octano gaseoso y la cantidad de aireestequiomtrico, inicialmente a 25C y 1 atm, reaccionacompletamente en un recipiente rgido y adiabtico. Deter-mnese la temperatura, en C, y la presin, en atm, de losproductos de la combustin.13.45 Determine el cambio en la funcin de Gibbs, en kJpor kmol de carbono, a 25C y 1 atm para C(s) + O2(g) >CO2(g), utilizando:

(a) Datos de la funcin de Gibbs de formacin.(b) Datos de la entalpia de formacin, conjuntamente

con los datos de entropa absoluta.13.46 Monxido de carbono a 25C y 1 atm entra en unreactor adiabtico que opera estacionariamente y reaccionacompletamente con la cantidad estequiomtrica de aire queentra separadamente a 25C y 1 atm. Los productos de lacombustin salen mezclados a 1 atm. Determnese la entro-


pa generada en el reactor, en kJ por kmol de CO entrante.Desprecense los efectos de las energas cintica y potencial.13.47 En un reactor que opera estacionariamente entrametano a 77F y I atm y se quema completamente con aireque entra por separado a 77F y 1 atm. Los productos de lacombustin salen mezclados a 1 atm. Determnese la entro-pa generada en el reactor, en kJ/K por kmol de metano en-trante, para combustin con

(a) La cantidad estequiomtrica de aire.(b)El 200% del aire estequiomtrico.

Desprecense los cambios en las energas cintica y poten-cial.13.48 Monxido de carbono y vapor de agua reaccionan enun reactor adiabtico que opera en estado estacionario, for-mando hidrgeno y dixido de carbono. Los productos salenmezclados a 1 atm. Determnese la entropa generada en elreactor, en kJ/K por kmol de monxido de carbono entrante.Desprciense los efectos de las energas cintica y potencial.Considrense dos casos:

(a) Los reactivos entran en corrientes separadas, cadauno a 400 K y 1 atm.

(b) Los reactivos entran mezclados a 400 K y 1 atm.Expliqese por qu son diferentes las respuestas en amboscasos.

13.49 Una mezcla gaseosa de butano y el 80% de exceso deaire a 25C y 3 atm entra en un reactor rodeado por una ca-misa de agua de refrigeracin. Se produce la combustincompleta y los productos salen mezclados a 1.200 K y 3 atm.El agua entra en la camisa como lquido saturado a 1 atm ysale como vapor saturado prcticamente a la misma presin.No hay transferencia de calor apreciable desde la superficieexterior de la camisa al ambiente, y las energas cintica ypotencial son despreciables. Calcule:

(a) El flujo msico de agua de refrigeracin, en kg porkmol de combustible.

(b) La generacin de entropa, en kJ/K por kmol de com-bustible.

. (c) La irreversibilidad, en kJ por kmol de combustible, a7- _ i^opla ZJ 1^ .

13.50 Una mezcla gaseosa de etano y la cantidad estequio-mtrica de aire a 25C y 1 atm entra y se quema completa-mente en un reactor que funciona estacionariamente. Losproductos de la combustin salen a 627C y 1 atm. En unvolumen de control que contenga al reactor y la parte de losalrededores necesaria para que la transferencia de calorsuceda a la temperatura ambiente, 25C, determnese la irre-

versibilidad, en kJ por kmol de combustible, para T0 = 25C.Desprciense las energas cintica y potencial.13.51 Dos corrientes separadas de hidrgeno y oxgeno a25C y 1 atm entran en una clula de combustible que operaen estado estacionario, saliendo agua lquida a 25C y 1 atm.Si la clula funciona isotrmicamente a 25C, calcule el m-ximo trabajo que puede desarrollar, en kJ por kmol de hidr-geno. Las energas cintica y potencial pueden despreciarse.13.52 Dos corrientes de metano y de oxgeno, ambas a25C y 1 atm, entran en una clula de combustible que fun-ciona estacionariamente. Salen dos corrientes separadas deCO2 y H2O a 25C y 1 atm. Si la clula opera isotrmica-mente a 25C y 1 atm, calcule el trabajo mximo que se pue-de desarrollar, en kJ por kmol de metano. Ignore las energascintica y potencial.13.53 Un inventor ha diseado un dispositivo que, operan-do en estado estacionario, toma 5 kg/h de agua lquida, a25C y 1 atm, y produce corrientes separadas de H, y O2,ambas a 25 C y 1 atm. El inventor afirma que el equipo exi-ge una potencia elctrica de funcionamiento de 16 kW cuan-do trabaja isotrmicamente a 25C. Analice esta afirmacin,despreciando las contribuciones de las energas cintica ypotencial.13.54 Por razones medioambientales, se desea separar elSO2 de los productos de combustin de un carbn que sufreuna combustin completa y estequiomtrica. Los productos,a 340 K y 1 atm, entran a un dispositivo isotermo del quesalen una corriente de SO, y otra con los gases restantes,ambas a 340 K y 1 atm. Si el carbn se quema a un ritmo de10 kg/s, calcular la potencia mnima necesaria para operar elequipo, en kW. Ignore las energas cintica y potencial. Elanlisis elemental del carbn es del 88% de C, 6% de H, 4%de O, l % d e N y l % d e S .13.55 Determnese la exerga qumica, en kJ/kg, del (a)carbono, (b) hidrgeno (H2), (c) metano (CH4),_ (d) CO, (e)metanol lquido (CH3OH), (f) N2, (g) O2, (h) CO, e (i) agua,con el medio ambiente que sigue, en el cual la fase gaseosaobedece las leyes de los gases ideales

AmbienteT0 = 298,15 K (25C),/70 = 1 atm

Fase gaseosa: Componente

N,O,H2O(g)CO,Otros

y(%)75,6720,35

3,120,030,83


13.56 La tabla que sigue muestra un medio ambiente com-puesto por una fase gaseosa y agua lquida. La fase gaseosase considera una mezcla de gases ideales.

AmbienteT0 = 298,15 K (25C),p0 = 1 atmFase condensada: H2O(1) a T0,p0

Fase gaseosa: Componente ya (%)N2O,H2O(g)C02Otros

75,6720,35

3,120,030,83

Demustrese que la exerga qumica de un hidrocarburoCaHb viene dada por

' h

RTn In

co,

13.57 Utilizando el resultado del problema 13.56, repita losapartados a), b) y c) del problema 13.55.13.58 Indicando todos los pasos importantes, deduzca a) laEc. 13.38, b) la Ec. 13.39, c) la Ec. 13.40, d) la Ec. 13.41.13.59 La exerga qumica de los hidrocarburos comunesC^k se puede relacionar con sus poderes calorficos infe-riores respectivos, PCI, mediante una expresin del tipo

= = ct+c2(b/a) + c-,/a(PCI)

donde c,, c2 y c3 son constantes. Con el medio ambiente delproblema 13.55, calcule las constantes para obtener unaexpresin vlida para varios: (a) hidrocarburos gaseosos, (b)hidrocarburos lquidos.13.60 Calcule la exerga de flujo especfica del vapor deagua, en kj/kg, a 200C y 1 bar con el medio ambiente delproblema 13.55. Desprecie las contribuciones de la veloci-dad y de la gravedad.13.61 Una mezcla de composicin molar del 85% de ai-re seco y 15% de CO entra en un dispositivo a 125C,2,1 atm, y una velocidad de 250 m/s. Si su flujo msico es de1,0 kg/s. calcule a qu velocidad entra la exerga, en kW.

Considere como medio ambiente el del problema 13.55.Desprecie los efectos de la gravedad.13.62 En un horno queopera estacionariamente entran 0,03mVmin de gas propano a 25 C y 1 atm, quemndose comple-tamente con el 200% del aire estequiomtrico que entra enlas mismas condiciones. El horno proporciona calor a 227Cpara un proceso industrial y los productos salen a 227C y 1atm. Compare la transferencia de exerga mediante calordesde el horno con la exerga destruida en l, ambas enkJ/min. Tome T0 = 25C e ignore las energas cintica ypotencial.13.63 La Fig. P13.63 muestra un gasificador de carbn enel que reacciona carbono con vapor de agua. La energanecesaria para la reaccin endotrmica la suministra unaresistencia elctrica. El reactor opera estacionariamente sinprdidas de calor y con contribuciones despreciables de lasenergas cintica y potencial. Calclese, en kJ por kmol decarbono entrante:

(a) La energa elctrica necesaria.(b) La exerga que entra con el carbono.(c) La exerga que entra con el vapor de agua.(d) La exerga que sale con los productos gaseosos.(e) La irreversibilidad en el reactor.

Tmese el medio ambiente del problema 13.55.

Suministro deelectricidad

Carbono (T0, pa)ty

Vapor de agua a600 F, 1 atm

[>

VProductos gaseosos a1700F, 1 atm

^

C + 1,25H2O (g) -> CO + H2 + 0,25H2O (g)

Figura P13.63

13.64 Monxido de carbono a 25C y I atm entra en unreactor adiabtico que opera en estado estacionario, reaccio-nando completamente con la cantidad terica de aire queentra por separado a las mismas temperatura y presin. Losproductos salen como una mezcla a 1 atm. Calcule, en kJ porkmol de CO:

(a) La exerga que entra con el CO.(b) La exerga que sale con los productos.(c) La irreversibilidad.


Defina y calcule, tambin, una eficiencia exergtica para elreactor. Tome el medio ambiente del problema 13.55 eignore las energas cintica y potencial.13,65 En un pequeo motor de combustin interna que fun-ciona estacionariamente entran 0,57 kg/h de octano lquidoa 25C y 1 atm, quemndose con aire que entra por separadoen las mismas condiciones. Los gases de la combustin salena 670 K, 1 atm y con una composicin molar del 11,4% deCO2, 2,9% de CO, 1,6% de O2, y 84,1% de N2. Si el motordesarrolla una potencia de 1 kW, calcule:

(a) El calor transferido desde el motor, en kW.(b) La eficiencia exergtica del motor.

Utilice el ambiente del problema 13.55 y desprecie los elec-tos de las energas cintica y potencial.13.66 Considrese el horno de la Fig. P13.66. El combus-tible, que es metano que entra a 25C y 1 atm, se quemacompletamente con el 200% del aire estequiomtrico queentra a las mismas temperatura y presin. El horno cede ca-lor a una temperatura media de 60C y los productos de lacombustin salen a 600 K y 1 atm. No hay prdidas de calory se pueden ignorar los efectos de las energas cintica y po-tencial. Calcule, en kJ por kmol de combustible:

(a) La exerga entrante con el combustible.(b) La exerga saliente con los productos.(c) La irreversibilidad.

Calcule, tambin, la eficiencia exergtica del horno. Consi-dere el medio ambiente del problema 13.55.

Productos de la combustina 600 K, 1 atm

Metano(T0.Po)

Airero> PO)

Horno

Transferenciade calor

Temperatura = 60 C

Figura P13.66

13.67 En la cmara de combustin de la caldera de una cen-tral trmica se quema un carbn con un anlisis elementaldel 49,8% de C, 3,5% de H, 6,8% de O, 6,4% de S, 14,1%de humedad y 19,4% de cenizas. El poder calorfico superiordel carbn se mide y vale 21.220 kj/kg y el inferior en base

seca vale 20.450 kJ/kg. La expresin siguiente se puede uti-lizar para estimar la exerga qumica del carbn, en kJ/kg:

aq = (PCI) I 1,0438 + 0,0013 s ' c

+ 0,1083-+0,0549 + 6.740sc c

donde h/c, o/c y n/c designan, respectivamente, los cocientesde masa del hidrgeno y el carbono, del oxgeno y el carbo-no y del nitrgeno y el carbono, y s es la fraccin msica delazufre en el combustible . El ambiente es el del problema13.56, ampliado adecuadamente para tener en cuenta la pre-sencia del azufre en el carbn.

(a) Utilizando la expresin anterior, calcule la exergaqumica del carbn, en kJ/kg.

(b) Compare el resultado del apartado a) con los valoresque resultarn al aproximar la exerga qumica porcada uno de los valores medidos de los poderes ca-lorficos.

(c) Qu datos se necesitaran para determinar la exergaqumica de este combustible utilizando el procedi-miento de la Sec. 13.6.1? Disctalo.

13.68 Para aplicaciones psicromtricas como las conside-radas en el Cap. 12, el ambiente se puede modelizar comouna mezcla de gases ideales formada por vapor de agua yaire seco a temperatura T0 y presin p0. La composicin delambiente se define por las fracciones molares del aire seco ydel vapor de agua, y* e y* respectivamente. Demustreseque, respecto a este ambiente la exerga de flujo de una co-rriente de aire hmedo a temperatura T, presin p y frac-ciones molares ya e yv, se puede expresar en base molarcomo

Po

donde c y c designan los calores especficos molaresdel aire seco y del vapor de agua, respectivamente. Despre-cie las contribuciones de la velocidad y de la gravedad.

3Ibid., pp. 192-193

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