Análisis 94: Depósito rígido y aislado con propano

En un depósito rígido y bien aislado se encuentra propano y 0.687 kg de aire, a 2 atm y 300 K. La mezcla es combustionada de manera estequiométrica a volumen constante, generándose la reacción de combustión siguiente:

C₃H₈ + 5 (O₂ +3.76 N₂) ---> 2.47 CO₂ + 0.53 CO + 18.80 N₂ + 0.33 O₂ + 0.13 H₂ + 3.87 H₂O

Obtener:

1. Presión alcanzada por los productos de combustión

2. Demostrar que la temperatura alcanzada por los productos de combustión de 2445 ºC es consistente con el balance energético

3. Efecto que tendría la disociación química de los productos de combustión

(Introduction to Internal Combustion Engines de Richard Stone)

Ajustamos las relaciones CO_2/CO e H₂/CO para obtener la estequiometría suministrada por el enunciado del problema.

Se comprueba que para una temperatura de los productos de combustión de 2445ºC el proceso reactivo es prácticamente adiabático, h_R ≈ h_P.

La disociación de los productos de combustión hace disminuir la temperatura adiabática de la llama, ya que son reacciones exotérmicas que consumen energía, decreciendo la `presión alcanzada por los humos de combustión.

Por otra parte, la temperatura alcanzada es mayor que en una combustión a presión constante, ya que no hay consumo de energía mediante trabajo realizado por los gases calientes en incrementar su volumen contra la presión atmosférica.