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    Ejercicio1 Cristobal Rueda

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    Un horno de recalentamiento que usa fuel calienta un producto a 800°C. Se calcula el consumo de combustible, la composición de los humos y la potencia útil del horno. Luego, mediante un balance de energía que considera la potencia útil, las pérdidas y la capacidad calorífica del producto, se determina que la temperatura de entrada del producto en el horno es de 53.38°C.

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    Un horno de recalentamiento que usa fuel calienta un producto a 800°C. Se calcula el consumo de combustible, la composición de los humos y la potencia útil del horno. Luego, mediante un balance de energía que considera la potencia útil, las pérdidas y la capacidad calorífica del producto, se determina que la temperatura de entrada del producto en el horno es de 53.38°C.

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    Un horno de recalentamiento que usa fuel calienta un producto a 800°C. Se calcula el consumo de combustible, la composición de los humos y la potencia útil del horno. Luego, mediante un balance de energía que considera la potencia útil, las pérdidas y la capacidad calorífica del producto, se determina que la temperatura de entrada del producto en el horno es de 53.38°C.

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    Un horno de recalentamiento que usa fuel calienta un producto a 800°C. Se calcula el consumo de combustible, la composición de los humos y la potencia útil del horno. Luego, mediante un balance de energía que considera la potencia útil, las pérdidas y la capacidad calorífica del producto, se determina que la temperatura de entrada del producto en el horno es de 53.38°C.

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    Instalaciones Térmicas Industriales

    Problema 1.

    Un horno de recalentamiento que usa fuel, puede calentar un producto a razón de


    2300 kg/h. Durante un período de 8 horas se hicieron las siguientes observaciones:

    -Temperatura del producto calentado: 800 ºC


    -Consumo de fuel: 1670 kg
    -Composición de fuel: C: 85%, H:10,8%, S: 2,7%, H2O: 1,5%
    -Temperatura de salida de los gases: 1000 ºC
    -Temperatura del aire ambiente: 20 ºC
    -Resultado de análisis de humos: CO2: 8%, O2: 9%
    -Calor específico del producto: 1432 kJ/kg∙K

    ¿A qué temperatura entra el producto en el horno?

    Balance de masa

    Se nos dá directamente la Base disponible:

    Base disponible

    C:0,85 kg C/kg comb

    H:0,108 kg H/kg comb

    S:0,027 kg S/kg comb

    O:---------------

    W:0,015 kg W/kg comb

    1 Kg

    Flujo másico:

    mcomb = 1670 kg/8h * 1h/3600s = 0,057 kg/s

    Oxígeno teórico:

    Ot = C/12 + H/4 + S/32 = 0,85/12 + 0,108/4 + 0,027/32 = 0,0986 kmol 02/ kg comb

    Flujo másico producto

    mproduc = 2300kg/1h * 1h/3600s = 0,6389 kg/s


    El carbono residual lo suponemos 0 puesto que no se nos proporciona ningún dato.

    Ecuación balance de carbono:

    C = X + CR = 0,85;

    C = X = a + b = 0,85

    Sabiendo el Vco2 y Vo2, podemos calcular el exceso de aire.

    Lo calculamos en el EES con los datos que se nos dan:


    Observamos que la n=1,608 por lo que la combustión no se está realizando
    correctamente.

    -Calculamos ahora la masa de gases secos y el vapor de agua:

    Masa de vapor:

    𝐾𝑔 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
    𝑚𝑣 = 9 · 𝐻 + 𝑊 = 9 · 0, 108 + 0, 015 = 0, 987 𝐾𝑔 𝑐𝑜𝑚𝑏

    Masa de gases:

    44 79 44 79
    𝑚𝑔𝑠 = 12
    · 𝐶 + 2𝑆 + 28 · 21
    · 𝑂𝑡 = 12
    · 0, 85 + 2 · 0, 027 + 28 · 21
    · 0, 0986 =
    = 21,81 Kgs/Kg combustible

    -Aplicamos a continuación balance de energía para calcular el poder calorífico


    superior e inferior.

    PCS = C*PCSc + H*PCSh + S*PCSs=


    =0,85*33908 + 0,108*121000 + 0,027*9400 = 42144 kJ/Kg combustible

    PCI = PCS - 2500 *mv = 42143,6-2500*0,987 = 39676 kJ/Kg combustible

    -Calculamos a continuación las pérdidas:


    -Pérdidas por inquemados

    Pi = 192,8 kJ/Kg de combustible

    -Pérdidas en humos

    Pg = 1386 kJ/Kg de combustible

    La temperatura de salida de los gases es de 1000ºC

    Para calcular la cte específica del aire usaremos la fórmula y tabla siguiente:
    A continuación procedemos a calcular la potencia útil para posteriormente calcular la
    temperatura a la que entra el producto.

    Realizamos un balance de energía:

    mcomb * PCI = Putil + Ptotales


    Ptotales = Pi + Pg = 1578 kJ/Kg combustible

    Putil = 683,1 kJ/s

    Ahora se calcula la temperatura de entrada del producto gracias a la potencia útil


    calculada.

    Putil = mproduc* (Ts-Te)*Cpproduc


    683,1=0,6389*(800-Te)*1,432
    Te=53,38ºC

    -El ejercicio ha sido realizado con el programa EES, a continuación se muestra el


    programa entero:

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