TEMPERATURA DE LLAMA ADIABÁTICA

TEMPERATURA DE LLAMA ADIABÁTICA
Es la que se alcanza en la combustión cuando:

la reacción se efectúa sin intercambio de calor con el entorno

no hay otros efectos presentes, como efectos eléctricos, trabajo,
ionización, formación de radicales libres, etc.

la combustión es completa
Se supone que los productos salen a la temperatura de la reacción, así
que si se conoce la temperatura de los productos automáticamente se
determina la temperatura de la reacción.
Método de cálculo
El balance de energía de estado estacionario con Q = 0 se reduce
simplemente a ΔH = 0
El procedimiento más sencillo (usando tablas de entalpías) consiste en:
1)
Suponer valores de T que hagan que la entalpía sea positiva y
negativa
2)
Una vez que se tenga el intervalo, interpolar dentro de él para
obtener el valor deseado de T cuando ΔH = 0.
Ejemplo
Calcule la temperatura de flama teórica para CO gaseoso quemado a
presión constante con 100% de aire en exceso, si los reactivos entran a
100 °C y 1 atm. (Ejemplo 5.25 Himmelblau, página 458).
Balance de masa

Cantidad de aire que entra:
૛


Nitrógeno que entra:
Oxígeno que entra:
૛
૛
૛
ଶ
ଶ
ଶ
ଶ
Balance de masa
Cantidades en kgmol
Compuesto
૛
૛
૛
entra
1
1
3,76
0
producido consumido
0
1
0
0,5
0
0
1
0
sale
0
0,5
3,76
1
Balance de energía
=0
Los valores de “calor sensible” (entalpía) se toman de la tabla de
valores de entalpía para los gases de combustión.
Reactivos (referencia 25 °C)
Comp. moles T(K)
૛
૛
1
1
3,76
373
373
373
(J/gmol)
(2917 - 728)
(2953 - 732)
(2914 - 728)
૙
ࢌ(J/gmol)
-110520
0
0
Total
(J/gmol)
-108 331
2 221
8 219
-97 891
Balance de energía
=0
Se supone T = 2000 K
Productos (referencia 25 °C)
Comp. moles T(K)
૛
૛
૛
1
0,5
3,76
2000
2000
2000
௣௥௢ௗ௨௖௧௢௦
(J/gmol)
(92 446 – 912)
(59 914 – 732)
(56 902 – 728)
௥௘௔௖௧௜௩௢௦
૙
ࢌ(J/gmol)
-393 510
0
0
Total
(J/gmol)
-301 956
29 591
211 214
-61 151
Balance de energía
=0
Se supone T = 1750 K
Productos (referencia 25 °C)
Comp. moles T(K)
૛
૛
૛
1
0,5
3,76
௣௥௢ௗ௨௖௧௢௦
1750
1750
1750
(J/gmol)
(77 455 – 912)
(50 555 – 732)
(47 940 – 728)
௥௘௔௖௧௜௩௢௦
૙
ࢌ(J/gmol)
-393 510
0
0
Total
(J/gmol)
-316 977
24 912
177 517
-114 548
Ahora se sabe en qué intervalo se encuentra la temperatura en la
que ΔH = 0, se efectúa una interpolación lineal para determinar la
temperatura de flama teórica:
ଷଽ଴ସଷ଺
ଶଵଷǡହଽ
∆H (J)
36740
-16657
40000
30000
entalpía (J)
T (K)
2000
1750
)
20000
10000
0
1700
-10000
-20000
∆‫ =ܪ‬213,59 T - 390436
1800
1900
2000
temperatura (K)
2100