Análisis 54: Disociación química, formación NOx (11 reacciones): Modelo de equilibrio químico.

Obtener las fracciones másicas de los productos de combustión del conjunto de reacciones de disociación siguiente:

• Reacción 1: 0.5 N₂ + 0.5 O₂ <--> NO

• Reacción 2: NO + 0.5 N₂ <--> N₂O

• Reacción 3: 0.5 N₂ + O₂ <--> NO₂

• Reacción 4: 2 NO₂ <--> N₂O₄

• Reacción 5: CO₂ <--> CO + 0.5 O₂

• Reacción 6: H₂O <--> H₂ + 0.5 O₂

• Reacción 7: H₂O <--> 0.5 H2 + OH

• Reacción 8: SO₂ + 0.5 O₂ <--> SO₃

• Reacción 9: 0.5 O₂ <--> O

• Reacción 10: 0.5 H₂ <--> H

• Reacción 11: 0.5 N₂ <--> N

Para la combustión de una mezcla volumétrica del 70 % de CH₄(g) y 30% de H₂S(g) con un 200 % de aire estequiométrico, saliendo los productos de combustión a la temperatura de 1700 ºC.

Este caso ha sido resuelto previamente mediante el software EES:

• K1=0.01843708

• K2=4.84709

• K3=0.0000888

• K4=0.000000000932243

• K5=0.00101717

• K6=0.00023014

• K7=0.00012431

• K8=0.00810362

• K9=0.00052803

• K10=0.00132332

• K11=0.000000000585138

• P=100 "kPa"

• Po=100 "kPa"

"Methane"

• FM1=0.7

• Alfa0=1

• Beta0=4

• Alfa=FM1*Alfa0

• Beta=FM1*Beta0+FM2*2

"H2S"

• FM2=1-FM1

• Gamma=FM2

• O2_est=Alfa+Beta/4+Gamma

• lambda=2.0

• Air=O2_est*lambda

"Mass balance"

• N=NCO2 + NH2O + NO2 + NN2 + NNO + NN2O+ NNO2 + NN2O4 + NOH + NH2 + NSO2+ NSO3 + NO + NH+ NN

"Mass balance C"

• NCO2+NCO=Alfa

"Mass balance H2O"

• 2*NH2O+2*NH2+NH=Beta

• "2*NH2O+2*NH2=Beta"

"Mass balance N2"

• 2*NN2+NNO + 2*NN2O +NNO2 + 2*NN2O4 +NN=3.76*Air*2

"Mass balance O2"

• 2*Air=2*NCO2+NCO+NH2O+NN2O + NNO + 2*NO2 +4*NN2O4 + 2*NNO2 + NOH + 2*NSO2+ 3*NSO3 +NO

"Mass balance S"

• Gamma= NSO2+ NSO3

• YNO=NNO/N

• PNO=YNO*P/Po

• YO2=NO2/N

• PO2=YO2*P/Po

• YN2O=NN2O/N

• PN2O=YN2O*P/Po

• YN2=NN2/N

• PN2=YN2*P/Po

• K1=PNO/(PO2^0.5*PN2^0.5)

• K2=PN2O/(PN2^0.5*PNO)

• YNO2=NNO2/N

• PNO2=YNO2*P/Po

• K3=PNO2/(PO2*PN2^0.5)

• YN2O4=NN2O4/N

• PN2O4=YN2O4*P/Po

• K4=PN2O4/(PNO2^2)

• YCO=NCO/N

• PCO=YCO*P/Po

• YCO2=NCO2/N

• PCO2=YCO2*P/Po

• K5=PCO*PO2^0.5/PCO2

• YH2O=NH2O/N

• PH2O=YH2O*P/Po

• YH2=NH2/N

• PH2=YH2*P/Po

• K6=PH2*PO2^0.5/PH2O

• YOH=NOH/N

• POH=YOH*P/Po

• K7=POH*PH2^0.5/PH2O

• YSO2=NSO2/N

• PSO2=YSO2*P/Po

• YSO3=NSO3/N

• PSO3=YSO3*P/Po

• K8=PSO3/(PSO2*PO2^0.5)

• YO=NO/N

• POo=YO*P/Po

• K9=(POo)/PO2^0.5

• YH=NH/N

• PH=YH*P/Po

• K10=PH/PH2^0.5

• YN=NN/N

• PN=YN*P/Po

• K11=PN/PN2^0.5

Este caso con THERMOCombustion: