Análisis 21: Efecto del coeficiente de exceso de aire

Obtenemos el valor del coeficiente de aire (en combustión rica/defecto de aire) mínimo para que exista proceso de combustión.

Estudiar el efecto del coeficiente de exceso de aire en el análisis 20, para las variables siguientes:

1. Productos de la combustión

2. El calor cedido al ambiente

3. Temperatura adiabática de la llama

4. Exergía destruida

Las características de combustión de los combustibles gaseosos se ven afectadas por el coeficiente de exceso de aire, que impacta directamente en la temperatura de combustión y en las emisiones de NOx y determina si se ahorra energía. El coeficiente de exceso de aire, también conocido como relación aire-combustible (λ), afecta significativamente los procesos de combustión, especialmente en calderas y motores. Influye en factores como la eficiencia de la combustión, las emisiones y la temperatura de la llama.

El exceso de aire puede provocar mayores pérdidas de calor, temperaturas de llama más bajas y un aumento de las emisiones de NOx, mientras que la falta de aire puede provocar una combustión incompleta y la formación de CO, hollín y humo.

Como era de esperar, el aumento del exceso de aire provoca una disminución de la temperatura adiabática de la llama.

La temperatura 2180.4 ºC es la máxima alcanzada, ya que se corresponde con la combustión teórica o estequiométrica de aire, que no coincide con la de 2120.35ºC, ya que la temperatura del aire considerada en este caso es de 120ºC.

Observamos que en este último caso el proceso de combustión se vuelve endotérmico, por lo que habría que aportar energía al proceso de combustión. Además, como era de esperar también, se observa que la disminución del exceso de aire provoca una disminución de la temperatura adiabática de los productos.

Finalmente, analizamos un caso donde el proceso es imposible, y un mensaje nos advierte de esta circunstancia.

Esto se puede corroborar analizando el diagrama de Ostwald, donde se observa que a partir de un cierto valor aproximado de λ<0.75, donde no es posible la combustión.