UDELAR Tecnología y Servicios Industriales 1

Transcripción

1 Ejercicio 1 Determinar composición de humos, gasto de aire y gasto de humos húmedos y semihúmedos en las siguientes combustiones estequiométricas: a) Fuel oil de composición en peso: C = 84,4% H = 11% S = 3,5% N = 0,4% O = 0,7% b) Combustible sólido (leña, pino seco) composición en peso: C = 50,31% H = 6,2% N = 0,04% O = 43,08% Ash = 0,37% c) Combustible gaseoso (composición en volumen): Ejercicio 2 CH 4 = 76,41% C 2 H 6 = 12,74% C 3 H 8 = 10,85% Determinar composición de humos, gasto de aire y gasto de humos húmedos y semihúmedos en las siguientes combustiones completas: a) Fuel oil: C = 86% H = 11% S = 3% Análisis de Orsat: (CO 2 ) = 10% b) Carbón: C = 75,6% H = 4,6% O = 4,2% N = 1% H 2 O = 7% Ash = 7,6% Análisis de Orsat : (O 2 ) = 3,5% c) Mezcla de gases: CH 4 = 80% C 2 H 6 = 20% Exceso = 15 Ejercicio 3 a) Calcular el gasto de aire, gasto de humos y exceso en la combustión completa del siguiente combustible: C = 61% H = 2,8% S = 0,5% N = 0,6% H 2 O = 22,6% Ash = 12,5% (porcentajes en base húmeda) En humos. (CO 2 ) = 13,8% b) Calcular el gasto de aire, gasto de humos y exceso en la combustión completa del siguiente combustible: C =93,99% H = 4,31% S = 0,77% N = 0,93% (porcentajes en base seca) En humos (CO2) = 13,8% c) Sabiendo que el combustible de la parte b) tiene también un contenido de agua del 22,6% y un porcentaje de cenizas de 12,5% (ambos en base húmeda), comparar ambos resultados.

2 Ejercicio 4 En una caldera se quema un combustible sólido de la siguiente composición (en base seca): C = 50,36% H 2 = 6,2% O 2 = 42,4% N 2 = 0,1% Ash = 0,9% El análisis de humos secos dio como resultado un contenido de 5% de O 2 y un valor de 0,8% para el CO. Calcular el contenido de los demás componentes de los humos secos y el exceso de la combustión. Verificar que se cumpla la Ecuación de Ostwald-Bunte. Ejercicio 5 En un horno se quema de forma incompleta un combustible de composición: C = 75% H = 7% O = 8% N = 1% S = 1% y cenizas 6%, siendo la humedad del 2%. Como resultado del análisis de humos se tiene CO 2 = 14% O 2 = 3,5% y C (hollín) = 1% Calcular: a) Gasto de aire químico, aire consumido y exceso de la combustión. b) Composición molar de humos secos y húmedos. c) Ecuación de Ostwald-Bunte y representación en el plano (CO 2, O 2 ) para CO =0 y para la combustión del horno. Ejercicio 6 En la cámara de combustión de una turbina se quema completamente un combustible del tipo C 8 H 16 con 400% de Exceso. Los gases de salida se usan para quemar en una caldera un fuel oil de composición C = 64% H = 4% O = 8% Humedad = 14% y Cenizas = 10% (porcentajes en peso), en un exceso del 30%. (Esta segunda combustión es sin aire). Calcular la composición de los humos a la salida de la turbina y a la salida de la caldera. Llamar R a la relación entre ambos combustibles (R = /α, siendo O 2 /kg fuel oil) kg O 2 /kg gas y α kg

3 Ejercicio 7 En un horno se queman 800kg por hora de un fuel oil de composición: C = 85 % H =13% S = 2%. El Exceso de la combustión es del 20%, siendo la misma completa. Los gases salen a 500ºC, y luego se introducen en una caldera que genera vapor saturado a 14 ata a partir de agua a 95ºC. Para ello se quema adicionalmente en la caldera un gas de composición: CH 4 = 91,8% C 2 H 6 = 3% C 3 H 8 = 1,2% C 4 H 10 = 0,4% O 2 = 3% N= 3,3% La combustión es completa con 10% de Exceso, utilizándose 0,1kmol de gas por cada kg de fuel oil quemado. Calcular la composición molar de los humos húmedos a la salida del horno y de la caldera. fuel oil aire HORNO humos gas aire CALDERA humos Ejercicio 8 Se posee un horno para un cierto proceso industrial que quema completamente un fuel oil de composición: C = 85% H = 15%, obteniéndose en humos (CO 2 ) = 10% Se decide sustituir el fuel oil por un gas de composición: CH 4 = 80% C 2 H 6 = 20% a) Indicar como se debe regular el Exceso con el que debo quemar el gas si se quiere seguir teniendo 10% de CO 2 en humos. b) De acuerdo a los datos que se tienen decir si el, cambio es favorable o no.

4 Ejercicio 9 Se considera la combustión completa, con un exceso del 30%, de 450kg de leña de eucaliptus cuya composición es la siguiente: C = 48,9% H = 5,9% O = 41,5% N = 1% Ash = 2,7% a) Calcular la composición molar de los humos húmedos producidos sabiendo que el combustible tiene una humedad del 25% (base húmeda). b) Verificar la ecuación de Ostwald-Bunte. c) Para mejorar las emisiones del proceso se consideran dos posibles alternativas: c1) Colocar un filtro a la salida de humos. Del catálogo del filtro se sabe que el área de pasaje de humos es de 0,25m 2 y para una caída de presión de 0,7cm de columna de agua (que es lo que se considera admisible para este caso), la velocidad de los humos deberá ser de 6m/s. La densidad de los humos se considera de 0,748kg/m 3. c2) Cambiar el combustible y pasar a utilizar un gas de composición: CH 4 = 75% C 2 H 6 = 14% C 3 H 8 = 11% (% en volumen) Se estima que quemándolo completamente se obtendrá en humos un contenido de CO 2 del 10%. Calcular el Exceso de aire en ambos casos y comparar los resultaos con el obtenido en la primer parte. Ejercicio 10 En una cámara de combustión se produce la combustión incompleta, con aire, del siguiente combustible: C = 87% H = 10% O = 2% N = 1% (porcentajes en peso). El análisis de Orsat de los humos arrojó el siguiente resultado: (CO) = 15% (O 2 ) = 5% Los productos de esta combustión se hacen pasar por un primer deshumidificador para retirarles toda el agua que contienen. A continuación se queman en forma completa conjuntamente con metano y oxígeno. La relación metano y oxígeno es de uno a cuatro. El análisis de Orsat de esta segunda combustión da (CO 2 ) = 20% Si se quisiera retirar toda el agua que contienen los productos de esta segunda combustión, calcular la capacidad que debería tener un segundo deshumidificador en relación al primero.

5 Ejercicio 11 En una cámara de combustión se realiza la combustión completa de un gas de composición: CH 4 = 95% C 2 H 6 = 5% La combustión se realiza con un 50% de Exceso de aire. a) Hallar gasto de aire y gasto de humos. b) A los efectos de la combustión dos gases son intercambiables si tienen similar Índice de Woobe. Verificar si es posible usar propano en lugar del gas utilizado (densidad del propano relativa al aire 0,56%).