# Análisis 17: Poderes calorífico a presión y volumen constante

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0.09 kg/s de octano líquido entra a 25 ºC y 1 bar en una cámara de combustión. Sabiendo que el aire entra en las mismas condiciones (hay un exceso del 10 %) y que los productos de la combustión salen a la temperatura de 1727 ºC. Obtener:

1. Composición de los productos de combustión en base seca y húmeda
2. Poderes caloríficos superior e inferior a 25 ºC y 100 kPa
3. Diferencia entre los poderes caloríficos inferior a presión y a volumen constante, a 25 ºC
4. Poder calorífico inferior a 2000 K
5. Composición del aire en fracción molar y másica
6. El calor de combustión
7. Temperatura adiabática de la llama
8. Resolver considerando que el aire en la entrada posee una humedad relativa del 70 %
9. Diagrama de Ostwald
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<figure><img src="https://2560597899-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FLkHubMayHg3IFaHzzF7c%2Fuploads%2FHm6VzaiaPywyVi4xcfNs%2Fliquid%20mixtuve%20volumetric.png?alt=media&#x26;token=2369fb06-ad06-4a15-b16c-af10361218ef" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

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Composición de los productos de combustión en base húmeda:

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Composición de los productos de combustión en base seca:

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THERMOCombustion suministra los poderes caloríficos superior e inferior a presión constante, LHV y HHV:

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Reacción estequiométrica:

C<sub>8</sub>H<sub>18</sub> (l) + 12.5 O<sub>2</sub>(g) 8 CO<sub>2</sub>(g) + 9 H<sub>2</sub>O(g) (sin condensación)

A una temperatura de 25ºC de los productos de combustión, y en situación estequiométrica, tenemos parte del H<sub>2</sub>O en estado líquido.

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C<sub>8</sub>H<sub>18</sub> (liq) + 12.5 O<sub>2</sub>(g) 8 CO<sub>2</sub>(g) + 1.801316 H<sub>2</sub>O(g) + 7.1987 H<sub>2</sub>O(liq)

\- ΔH0 - (- ΔU0) = (ng,reactivos - ng,productos) R ∙ Tp

ΔH0 Poder calorífico a presión constante

ΔU0 Poder calorífico a volumen constante

ng,reactivos = 12.5 moles/mol fuel

ng,productos = 9.801316 moles/mol fuel

ΔU0 = ΔH0 + ((ng,reactivos - ng,productos) R ∙ Tp =

\= 5074.63 + (12.5 - 9.801316) 8.314∙10^-3 (25 + 273.15) = 5081.32 kJ/mol fuel

ΔU0 - ΔH0 = 6.6895 kJ/mol fuel (esta diferencia es despreciable). Se observa que si hubiera exceso de aire, el resultado permanece invariable, ya que aumenta la misma cantidad de O<sub>2</sub> y N<sub>2</sub> como reactivos y como productos.

El poder calorífico a 2000 K:

PCI = 8 \[h~~f~~ + h2000K - h298K]CO<sub>2</sub> + 9 \[hf + h2000K - 298K]H<sub>2</sub>O(g) - \[hf + h2000K - 298K]fuel - 12.5 \[h2000K - h298K]O<sub>2</sub>

(El software Thermocombustion no permite obtener este valor para una temperatura distinta a 25ºC)

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Composición del aire como reactivo:

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Temperatura de rocío de los gases de combustión:

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La temperatura del punto de rocío de los gases producidos representa la temperatura a la que los componentes gaseosos comienzan a condensar, lo cual es crucial en industrias que involucran procesos químicos o de combustión. Controlar la temperatura del punto de rocío ayuda a mantener la eficiencia operativa, proteger el equipo y mantener la calidad de los gases producidos. Se puede determinar mediante diferentes métodos, analíticos o mediante un analizador de humedad o empleando modelos estadísticos y experimentales.

El calor cedido al ambiente:

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El cambio de entalpía, ∆H para una reacción química viene dado por la diferencia entre la entalpía de los productos y la de los reactantes

![](https://thermosuite.com/manual/17/media/image27.png) ![](https://thermosuite.com/manual/17/media/image28.png)

En caso de que la entalpía de los productos sea mayor que la de los reactantes, ∆H>0, el sistema absorbe calor y la reacción es endotérmica. Sin embargo, si la entalpía de los productos es menor que la de los reactantes, ∆H<0, el sistema libera calor y la reacción es exotérmica.

Temperatura adiabática de la llama:

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* Considerando el aire como reactivo que posee una humedad relativa del 70 %

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Composición de los productos de combustión en base húmeda:

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Composición de los productos de combustión en base seca:

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Composición del aire como reactivo:

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Temperatura de rocío:

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El calor cedido al ambiente:

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Una comprensión sistemática del comportamiento de la combustión exige conocimientos químicos. La información deseable incluye propiedades de los estados termodinámicos antes y después de las reacciones de combustión y detalles relevantes sobre los procesos dinámicos que ocurren durante las transformaciones reactivas del combustible y el oxidante en los productos de combustión bajo las condiciones límite dadas. Los sistemas de combustión se pueden adaptar y mejorar teniendo en cuenta los conocimientos de los procesos químicos que tienen lugar.&#x20;

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Temperatura adiabática de la llama

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La consideración de la humedad relativa del aire (presencia de vapor de agua en el aire atmosférico), trae las siguientes consecuencias:

* Aumento de la cantidad de humos húmedos, por una mayor presencia de H2O
* Disminución de la temperatura adiabática de la llama
* Disminución del calor disponible a ceder al ambiente

> El diagrama de Ostwald:
>
> Se trata de un diagrama de productos de combustión (CO<sub>2</sub>, CO y O<sub>2</sub>) en base seca en función del coeficiente de exceso de aire y sin tener en cuenta el H<sub>2</sub>.

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