12. Estudio técnico-económico de viabilidad de utilización del ...
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5.12 5.4. E&riLIERIO QUÍMICO, CALOR DE COMBUSTIÓN Y TEMPERATURA ADIABÁTICA DE LLAMA. El hidrogeno tiene un elevado calor de combustión, lo que le hace un buen combustible. Así, a 298 C Ky 1 atmósfera el calor de combustión del hidrógeno es de 28670 oal/g , mientras que el del metano es tan (17) (17) sólo 11954 cal/g y el del n-Butano 10932 oal/g v .A veces también se utiliza el calor de oombustión alto, que se calcula suponiendo que el agua resultante de la reacción se encuentra en estado liquido. La diferen cia entre el calor de oombustión alto y el bajo, puede ser importante de bido al elevado valor del calor latente de vaporización del agua (ver ta bla 5.1). En las tablas JATTAIr se encuentra el calor de oombustión del hidrogeno a diferentes temperaturas, así como su calor especifico a presión constante y la oonstante de equilibrio. Con estos valores, y los co rrespondientes a otras substancias que intervienen en la combustión del hidrógeno (0g, 0, H, N , N, OH, NO, H-0, ,..) se puede calcular la comp.0 sición de equilibrio a diferentes temperaturas y la temperatura adiabáti oa de llama. La oonstante de equilibrio de la reacción hidrógeno - oxigeno 40 a temperatura ambiente es del orden de 10 , por lo que la cantidad de - hidrógeno y oxígeno en equilibrio con el agua es insignificante. A 1500 5 Cía constante de equilibrio es del orden de 10 4 , y sólo a tempera turas de 2700 °C se hace dicha oonstante de orden unidad y por tanto exi£ ten oantidades apreciables de oxigeno e hidrógeno en equilibrio con el -
5.13 agua» la temperatura adiabática de llama, es la temperatura-que alcanzaría una mezcla combustible inicialmente a una cierta temperatura y presión, que evolucionase mediante un proceso adiabático a presión constante, hasta que se estableciese el equilibrio químico. Sn el caso del hidrógeno ardiendo en oxigeno a 1 atmósfera, la temperatura de llama es de 2760»K para una concentración del 67$ de H2 « y de 2933 fi K en el caso del *£8 f> de H2 . I« temperatura de llama en aire es bastante menor, debido a la energía necesaria para calentar el nitrógeno desde la temperatura inicial a la final. En el caso de una mezcla estequiornétrica de hidrógeno y aire, la temperatura de llama es de 2318°K, bastante superior a la de una mezcla metano-aire que es de 2148SK. (Ver tabla 5.1). 5,5. COEFICIENTES DE TRÁNSEOSTE La combustión se distingue de otras ramas de la mecánica de fluidos en que es necesario considerar simultáneamente los procesos qui, micos y los procesos de transporte, por lo que es necesario disponer de métodos para calcular los coeficientes de transporte molecular (viscosji dad, conductividad térmica y difusión), con suficiente precisión. La teoría cinética de gases monoatómicos de Chapman y Enskog proporciona expresiones para los coeficientes de transporte como función de un potencial de interaoción entre moléculas, y tomando para este po-
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5.4. E&riLIERIO QUÍMICO, CALOR DE COMBUSTIÓN Y TEMPERATURA ADIABÁTICA<br />
DE LLAMA.<br />
El hidrogeno tiene un elevado calor <strong>de</strong> combustión, lo que le<br />
hace un buen combustible. Así, a 298 C Ky 1 atmósfera el calor <strong>de</strong> combustión<br />
<strong>de</strong>l hidrógeno es <strong>de</strong> 28670 oal/g<br />
, mientras que el <strong>de</strong>l metano es tan<br />
(17) (17)<br />
sólo 11954 cal/g y el <strong>de</strong>l n-Butano 10932 oal/g v .A veces también<br />
se utiliza el calor <strong>de</strong> oombustión alto, que se calcula suponiendo que el<br />
agua resultante <strong>de</strong> la reacción se encuentra en estado liquido. La diferen<br />
cia entre el calor <strong>de</strong> oombustión alto y el bajo, pue<strong>de</strong> ser importante <strong>de</strong><br />
bido al elevado valor <strong>de</strong>l calor latente <strong>de</strong> vaporización <strong>de</strong>l agua (ver ta<br />
bla 5.1).<br />
En las tablas JATTAIr se encuentra el calor <strong>de</strong> oombustión <strong>de</strong>l<br />
hidrogeno a diferentes temperaturas, así como su calor especifico a presión<br />
constante y la oonstante <strong>de</strong> equilibrio. Con estos valores, y los co<br />
rrespondientes a otras substancias que intervienen en la combustión <strong>de</strong>l<br />
hidrógeno (0g, 0, H, N , N, OH, NO, H-0, ,..) se pue<strong>de</strong> calcular la comp.0<br />
sición <strong>de</strong> equilibrio a diferentes temperaturas y la temperatura adiabáti<br />
oa <strong>de</strong> llama.<br />
La oonstante <strong>de</strong> equilibrio <strong>de</strong> la reacción hidrógeno - oxigeno<br />
40<br />
a temperatura ambiente es <strong>de</strong>l or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> 10 , por lo que la cantidad <strong>de</strong> -<br />
hidrógeno y oxígeno en equilibrio con el agua es insignificante.<br />
A 1500 5 Cía constante <strong>de</strong> equilibrio es <strong>de</strong>l or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> 10 4 , y sólo a tempera<br />
turas <strong>de</strong> 2700 °C se hace dicha oonstante <strong>de</strong> or<strong>de</strong>n unidad y por tanto exi£<br />
ten oantida<strong>de</strong>s apreciables <strong>de</strong> oxigeno e hidrógeno en equilibrio con el -