Figura 2. Selección de los componentes. 3. Selección del paquete termodinámico de fluidos: Para las propiedades de los componentes se usará el paquete

Transcripción

1 TEMPERATURA ADIABÁTICA DE LLAMA Caso: Calcule la temperatura de flama teórica para CO gaseoso quemado a presión constante con 100% de aire en exceso, si los reactivos entran a 100 C y 1 atm. (Ejemplo 5.25 Himmelblau, página 458). Simulación en HYSYS 1. Abrir un caso nuevo: File > New > Case 2. Seleccionar los componentes: Add > Hysys (figura 1) Figura 1. Selección de los componentes. Buscar los componentes: CO, O 2, CO 2, N 2 ; se seleccionan y clic en Add (figura 2).

2 Figura 2. Selección de los componentes. 3. Selección del paquete termodinámico de fluidos: Para las propiedades de los componentes se usará el paquete Peng Robinson. Dar clic en Fluid Packages (figura 3). Figura 3. Elección del paquete de fluidos. Seleccionar los paquete de Hysys: Add > Hysys (figura 4). Figura 4. Selección del grupo de propiedades Buscar el paquete Peng Robinson (figura 5).

3 Figura 5. Selección del paquete Peng Robinson. 4. Adicionar la reacción de combustión: Seleccionar en las pestañas de la izquierda Reactions (figura 6). En la opción Add escoger reaction Set. Figura 6. Adición de un set de reacciones. En la ventana emergente, seleccionar Conversion como método para el tipo de reacción y luego Add Reaction (figura 7).

4 Figura 7. Selección del tipo de reacción. En la ventana de Set-1 (Reaction set), dar doble clic sobre Rxn-1 para editar la reacción (figura 8) Figura 8. Edición del set de reacciones. Se despliega el menú de Component para seleccionar el primer reactante CO (figura 9).

5 Figura 9. Selección de los compuestos de la reacción. Se introduce el coeficiente estequiométrico de la reacción balanceada en el campo Stoich Coeff, para los reactivos es negativo y para los productos positivos (figura 10). Figura 10. Ingreso de los coeficientes estequiométricos. Se procede de igual forma con los demás compuestos de la reacción y se introduce el grado de conversión 100 % (figura 11). Figura 11. Edición del porcentaje de conversión. Al cerrar la ventana de Conversion Reaction: Rxn-1, en la pestaña Set- 1, dar clic en Add to FP, luego se escoge el paquete de datos al que se le va a adicionar la reacción Basis-1 y se da clic en Add Set to Fluid Package (figura 12).

6 Figura 6. Adición de la reacción al paquete de simulación. 5. Ingreso al ambiente de simulación: Seleccionar el modo Simulation (figura 13). Figura 13. Ingreso al campo de simulación. 6. Crear el esquema de componentes: Corrientes de entradas al reactor: de la paleta de componentes seleccionar la corriente de masa entrada del combustible (CO) y llevarla al campo de simulación (figura 14).

7 Figura 14. Selección de las corrientes de masa. De igual forma se ubica otra corriente (figura 15). Figura 15. Corrientes de entrada. Es necesario cambiar al sistema internacional de unidades, en el menú seleccionar Home y en las opciones desplegables de Units, escoger SI (figura 16).

8 Figura 16. Cambio del sistema de unidades. Seleccionar la corriente 1 para editar sus propiedades dando doble clic sobre ella. Editar los campos respectivos con los valores (figura 17): Nombre: monoxido Temperatura: 100 C Flujo molar: 1 kgmol/h Presión: 1 atm A continuación se edita la composición de la corriente, escogiendo Composition, luego edit y en la ventana emergente se introduce la fracción molar de 1 (compuesto puro) para el CO y OK (figura 18). Figura 17. Edición de las propiedades de la corriente 1.

9 Figura 18. Especificación de la composición de la corriente 1. Se cierra la ventana y se selecciona la segunda corriente, editando sus propiedades (figura 19): Nombre: aire Temperatura: 100 C Flujo molar: 4.76 kgmol/h * Presión: 1 atm * Figura 19. Edición de las propiedades de la corriente 2. Se editan las composiciones para el oxígeno (0.21) y nitrógeno (0.79) (figura 20)

10 Figura 20. Especificación de la composición de la corriente 2. Reactor de conversión: de la paleta de componentes, en el menú Columns, se escoge el Conversion Reactor y se ubica en el campo de simulación (figura 21). Figura 21. Selección del reactor de conversión. En el menú del reactor (doble clic sobre él), editar el nombre cámara adiabática, en la opción desplegable Inlets seleccionar las corrientes monoxido y luego aire (figura 22). En los espacios de Vapour Outlet y Liquid Outlet, como no se crearon corrientes de masa de salida, se escribe gases chimenea y liquidos respectivamente, lo que creará las corrientes al cerrar. Como no hay transferencia de calor, se deja sin flujo de energía.

11 Figura 22. Especificaciones de la cámara adiabática. En la pestaña Reactions se añade el Set-1, aparecerá la reacción que fue añadida al inicio (figura 23). Figura 23. Selección de la reacción que se llevará a cabo en el reactor. Terminadas de definir las especificaciones de la cámara, la simulación se completa automáticamente y se calculan las propiedades de las corrientes de salida (figura 24).

12 Figura 24. Simulación finalizada. Ubicando el cursor sobre la corriente gases chimenea se puede ver el valor de la temperatura de esa corriente (figura 25). Figura 25. Visualización de la temperatura de los gases. También en la carpeta Workbook, se pueden observar las características de todas las corrientes (figura 26). Figura 26. Workbook con los resultados de la simulación.