42. Un productor usa gas para quemar un horno, que tiene la siguiente composición: CO CO2 H2 CH4 H2O !2
25.4 4.4 17.2 2.1 2. 4".#
$ste %ue quemado con 1#& de aire de aire en e'ceso. $l aire usado lle(a)a una humedad de 1* granos por pie c+)ico de aire h+medo. resión atmos%-rica de 75#mm. Calcule: 1. 2. . 4.
$l poder poder calor calor/co /co del del gas por pie pie c+)ico c+)ico de gas. gas. 0os pies pies c+)icos c+)icos de aire aire h+medo usado para para quemar 1 pie c+)ico c+)ico de gas. 0a composición composición porcentual porcentual de los productos productos de com)ustión. com)ustión. 0a presión presión parcial parcial de la humedad en a el aire, ) los productos productos de de com)ustión.
4. Un car)ón sigue la composición 3anlisis seco: C 7" H 4." O 1#. 1.4 ! 1." Ceni6a .7 $n adición al car)ón lle(a una humedad igual al 4.2& de este peso seco. $ste es quemado en un horno con *#& ms de aire del teóricamente requerido. 0as ceni6as del horno tiene una cantidad del 4.& del car)ón. $l aire, asumido seco, est a 2#C 8 74#mmHg. 0os gases de chimenea salen del horno a 1###C. Calcule: 1. $l poder poder calor calor/co /co del del car)ón, car)ón, seco seco 8 h+med h+medo. o. 2. 0os metros metros c+)icos de de aire usado para para quemar el car)ón, car)ón, por 9g de car)ón h+medo a condiciones dadas. . $l (olumen (olumen 8 composición porcentual porcentual de los gases gases de chimenea como ellos salieron del horno 4. 0a cantidad cantidad de de calor en Cal;g Cal;g de de car)ón car)ón h+medo h+medo lle(ado lle(ado a%uera a%uera del horno en los gases. 45. Un horno quema car)ón pul(eri6ado usando 2#& en e'ceso del teóricamente requerido, el aire contiene 1& de humedad. $l car)ón anali6ado tiene:
C 54." H . O ".7 H2O 1.2 ! 1.1 .* Ceni6a 14.7 0os productos gaseosos a)andonan el horno a 22##<. 1. 2. . 4.
Calcule:
0os pies c+)icos de aire h+medo usado por li)ra de car)ón. $l (olumen 8 composición porcentual de los productos de com)ustión. $l poder calor/co del car)ón. $l & de calor perdido en el car)ón por los gases calientes.
4*. Un car)ón )ituminoso tiene la siguiente composición: C *" H 7 O H2O 4 Ceni6a
12
$s usado en la quema de un horno de re(er)ero 8 los gases de com)ustión salen del horno a una temperatura de 12##C. $l aire contiene 2#g de humedad por metro c+)ico de aire h+medo. e asume que esta humedad pasa sin cam)ios a tra(-s del horno. $n el caso a, el horno es quemado con "#& de aire en e'ceso 8 las ceni6as tienen una cantidad del 14& del eso del car)ón. $n el caso ), solo el 4#& de aire en e'ceso es usado 8 las ceni6as son 1 del car)ón. Comparar, para los dos casos, el desperdicio de calor representado por los el car)ono no quemado ms el calor que sale en los gases de chimenea calientes. 47. 0a instalación est siendo contemplada, 8 la economa de (arios tipos de hornos est )a=o consideración. $n uno de los tipos in(estigados usa gas natural como com)usti)le con 1#& de aire en e'ceso con la siguiente composición: CO H2 CH4 C2H* C2H4 !2
#.5" 2.# *#.7# 7.2 #." #.7
$l tipo > de horno usa un car)ón )ituminoso que sigue la composición, con 5#& de aire en e'ceso: C 7.## H 5.2# ! 1.4# #.75 O .7# H2O .2# Ceni6a *.75 $l aire usado para la com)ustión en cada caso contendra 5g de humedad por cada metro c+)ico de aire h+medo, medido a las condiciones )a=o las cuales est- dentro del horno. $l aire entra a 2#C 8 77#mmHg. Calcule: 1. ?Cuantos 9g de car)ón son necesarios para quemar la misma cantidad de calor en los procesos con 1 metro c+)ico de gas, sin tener en cuenta el calor contenido en el aire@ 2. Calcular la cantidad de aire 3a las condiciones reales requerido por cada proceso al o)tener la misma cantidad de calor que en el punto 1. . i los gases de horno entran a la pila a 1###C ?Cómo ser la p-rdida del calor si los gases de chimenea son comparados con el poder calor/co del gas quemado@ Aam)i-n ?cómo ser la p-rdida de calor en los gases comparado con el poder calor/co en el caso de el horno de car)ón@ 4". Un car)ón pul(eri6ado utili6ado en un horno de re(er)ero es anali6ado de la siguiente manera: C *".*& H *.4& O ".4 & H2O .2& Ceni6a 1.2& $l car)ón se quema con el 4# por ciento de e'ceso de aire. upongamos que el car)ón entra en el horno a # B C, el aire a *# C. los productos de la com)ustión salen del horno a 12## B C.. suma que el calor espec/co medio de iO2 es #,1" D #.####"t. Calcule: 1. $l poder prctico calor/co del car)ón. 2. el calor suministrado al horno, por 9ilogramo de car)ón. . el porcenta=e de este calor que se reali6a %uera del horno en: a. los productos de com)ustión e'clusi(os del e'ceso de aire. ). el e'ceso de aire. c. la ceni6a. 3asume que la ceni6a sea iO2 8 de=ar a la misma temperatura que los gases 4. si el horno quema 2,5 toneladas m-tricas de car)ón por hora, lo que la potencia de la caldera se puede desarrollar al pasar los gases a tra(-s de calderas de calor residual que tiene una e/ciencia termal de *5 por ciento@ 4. un horno de hogar a)ierto quema gas po)re que tiene la siguiente composición, con .### metros c+)icos de gas por hora 3medido a ## B C
CO 22.#& CO2 5.7 & H2 1#.5& CH4 .& H2O 2.*& !2 55.& $l gas se quema con un 2# por ciento ms de aire que teóricamente se necesito. $ste $ntra a las puertas del horno a una temperatura de ## B C, 8 el aire usado para quemar entra a "## C. requerido: 1. los metros c+)icos de aire utili6ados para quemar 1 metros c+)icos de gas, am)os medidos a la temperatura dada. 2. la composición porcentual de los gases de com)ustión . el poder calor/co del gas en caloras por metro c+)ico 8 en >t.u por pie c+)ico. 4. la cantidad de calor suministrado al horno por minuto, en caloras. 5#. un gas natural de Eal(eston, Ae'as, contiene por anlisis lo siguiente. CH4 2& H2 2.2 & C2H4 #.5#& CO #.5* & CO2 #.27& H2 #.1#& #2 #.24& !2 4.1& $l gas se utili6a como com)usti)le en un horno de hogar a)ierto de aceroF. $l aire suministrado para la com)ustión tiene una presión de 7"# mm, una temperatura de 4# B C, 8 contiene 1,5 por ciento de humedad. e utili6a 1# por ciento de e'ceso de aire. 0os gases de com)ustión entran en la pila a 5## B C Calcular. 1. el (olumen de aire h+medo realmente utili6ado )a=o condiciones dadas para la com)ustión de 1 metro c+)ico de gas medido en condiciones estndar. 2. el (olumen de los productos de la com)ustión por metro c+)ico de gas quemado 3condiciones estndar . el poder calor/co del gas, 8 el calor perdido en los gases salientes. 4. si el aire se precalienta a 1###BC, cual seria la entrada total de calor al horno por metro c+)ico de gas natural quemado@ 51. un car)ón en pol(o utili6ado en un horno de cemento tiene la siguiente composición: C 7.*& H2 5.& !2 1.2& #." & O2 1#.# & C$!G: ".5& H2O #.* &
Calcular: 1. el poder calor/co del car)ón, tanto alta 3calorim-trico 8 )a=a 3prctica 2. la intensidad calor/ca, si completamente quemado con el requisito teórico de aire. . si el car)ón se quema con e'ceso de aire, 8 los productos de com)ustión se encuentran en un anlisis que contiene 4,5 por ciento li)re de O2, ?quporcenta=e de e'ceso de aire se utili6a@ 4. ?cul es la intensidad calor/ca en este caso@ 52. un coque se anali6a de la siguiente manera: Calcular: la temperatura m'ima teórica de la llama cuando se quema el coque. . )a=o condiciones teóricas >. Con 5# por ciento de e'ceso de aire. C. con 1# por ciento de e'ceso de aire, el aire precalentado a 1### C 5. la siguiente es la composición de un crudo de Cali%ornia: C "1.52& H 11.#1 #.55& O *.12& ! #."#& la gra(edad espec/ca es #,**. $s un quemado con " por ciento de e'ceso de aire, el aire que lle(a 21 g, de (apor de agua por metro c+)ico de aire seco. Calcular: 1. el )a=o poder calor/co del petróleo, en caloras por 9ilogramo 8 en >tu por galón. 2. la temperatura de la llama m'imo teórico cuando se quema. 54. Un nlisis de gases se produ=o de la siguiente manera CO 25.2& H2 15. & CO 25.#& CH4 4.#& H2O 2.& !2 47.*& Calcular: 1. la intensidad teórica calor/co de este gas 2. la temperatura teórica de llama si el gas se quema con 5# por ciento de e'ceso de aire, sin precalentamiento. . la misma, si se hu)iera quemado con el 1# por ciento de e'ceso de aire, el aire 8 el gas est precalentado a 1### C 55. el gas natural de
C2H4 #.5& !2 4.**& e quema con aire 3que se supone seco precalentado a 5## B C al regeneradorI e utili6a 5 por ciento de e'ceso de aire Calcular 1. la intensidad calor/ca como quemado 2. cunto ms alta es la temperatura de la llama de lo que ha)ra sido sin precalentar el aire@ . si se utili6a en un horno de acero donde la temperatura m'ima de la llama requerida es 21##BC, a qu- temperatura de)e estar precalentado el aire para alcan6ar esta temperatura@ Un gas de alto horno, utili6ado para com)usti)le contiene #& de CO, 14&CO2, 2& de CH 4 8 54& de !2. ermite un 1#& de e'ceso de aire para la com)ustión. Calcule: 56.
1. 0a temperatura m'ima teóricamente o)tenida sin precalentamiento. 2. 0a temperatura en la cual el gas 8 el aire, pueden ser precalentados para o)tener una temperatura de llama de ##<, asumiendo que los dos son precalentados a la misma temperatura. $l productor de gas del pro)lema 4, es usado a manera de com)usti)le en un horno a crisol a)ierto. $s incinerado con 15& de e'ceso de aire, asumiendo que el aire es seco. 0os regeneradores precalientan el aire 8 el gas a una temperatura de 5##C. Calcule: 57.
1.
0a temperatura conseguida por la com)ustión.
2. 0a temperatura que podra ha)er sido o)tenida si el horno no tu(iese regeneradores, asumiendo que el aire 8 el gas entran a los puertos %ros. . qu- temperatura tendr que estar precalentado el gas con el /n de o)tener la misma temperatura como en el requerimiento 1 sin precalentar el aire@ Un horno de re/nación de re(er)ero utili6a aceite 8 contiene "*& C, 14& H 8 tiene un poder calor/co de 1#,2 Cal9g. $l anlisis de los gases que salen del horno es 75& !2, 1#. CO2, 1#.1 H2O, 4.* O2 8 tienen una temperatura de 12##C. $llos pasan por el horno dentro de una caldera de calor residual, la cual opera con una e/ciencia del *#&, ellos salen de la caldera a 4##C. Calcule: 58.
1. $l (olumen total de gas que sale del horno, por 9g de aceite quemado, medido a 12##C 2. $l porcenta=e del poder calor/co del aceite que es transportado del horno a tra(-s de los gases. . 0os 9g de agua e(aporada en la caldera, por 9g de aceite quemado, a un equi(alente de 5 Cal requeridas para e(aporar un 9g.
4. $l porcenta=e de calor perdido por los gases, al pasar a tra(-s de la caldera que es utili6ado para hacer (apor. Un horno regenerati(o a crisol a)ierto utili6a productor de gas como com)usti)le, el gas es quemado con 1#& de e'ceso de aire, la temperatura promedio del aire 8 el gas =usto antes de la com)ustión es de "##C, mientras que la temperatura promedio a la entrada de los (eri/cadores es de 14##C 8 a su salida de *##C. Jesde los (eri/cadores, los gases de Kuido pasan por la chimenea, la composición del gas es la siguiente: 59.
CO 22&
CH4 2&
CO2 "&
H2O 4&
H2 11&
!2 5&
Calcule:
1. 0a temperatura promedio de la Kama 3teórica. 2. 0a e/ciencia de regeneración. . $l porcenta=e del calor total que ingresa al horno 8 que es perdido en los gases de chimenea, 8 la cantidad de su porcenta=e si no son usados los (eri/cadores. 60.
Un gas de alto horno est compuesto as:
CO 24& CO2 1& H2 2& H2O 4& !2 57& Lste es quemado en un horno de %undición de hierro regenerati(o, usando el aire teóricamente requerido, el cual contiene 2& de humedad, el gas 8 el aire siendo precalentados a *##C 8 o)teniendo una temperatura de com)ustión de 1*## por cada 2## 9g de hierro %undido 1### m de gas son quemados. $l calor en el hierro a la temperatura del )aMo es de 5# Cal9g. l /nali6ar la %undición del horno 3entrada a los (eri/cadores la temperatura ha descendido a 11##. N a la salida de los (eri/cadores a 5##. Calcule: 1. $l porcenta=e del calor original disponi)le que %ue perdido en la com)ustión, los porcenta=es del mismo utili6ados 8 perdidos en el horno adecuado, los porcenta=es utili6ados 8 perdidos en los (eri/cadores 8 el porcenta=e perdido en los gases de chimenea. 2. 0as e/ciencias t-rmicas del horno adecuado 8 de los (eri/cadores. Un horno de acero a crisol a)ierto de la compaMa de acero >ethlehem es encendido con alquitrn de estu%a de coque compuesto as: 61.
C "7."& H 5.*& O 2.2& ! 1.1 & #.*& H2O 2.7& 0a gra(edad espec/ca del alquitrn es 1.14 $l alquitrn en el quemador tiene una temperatura de 1##< 8 es pul(eri6ado con #.42 l) de (apor por l) de alquitrn. 0a temperatura del (apor es 55#<. $l aire precalentado para la com)ustión 3asumir que es seco entra al puerto a 1##<. 0os productos de com)ustión contienen 1.5& de O, en anlisis seco. $llos salen del horno e ingresan a los (eri/cadores a 275#<. e asume que el calor espec/co del alquitrn es de #.24. Calcule: 1. $l poder calor/co neto del alquitrn en >.t.u por galón. 2. 0os pies c+)icos de aire seco a condiciones estndar usados por l) de alquitrn, 8 el porcenta=e de e'ceso de aire, asumiendo que toda la com)ustión es por el aire 3ignorar la com)ustión del (apor. . $l calor total suministrado al horno por li)ra de alquitrn quemado. 4. $l calor transportado del horno por los gases calientes, inclu8endo el (apor con esos gases, pero ignorando los gases resultantes de la carga en el horno.
5. 0a e/ciencia de regeneración de los (eri/cadores, considerando +nicamente el calor en los gases como en el requerimiento 4 8 asumiendo que los (eri/cadores calientan la entrada del aire a 1##<. *. Aeóricamente, la temperatura m'ima de la llama en los quemadores. Un horno a crisol a)ierto es quemado con aceite crudo de Ae'as, 8 es anali6ado as: 62.
C "4.*& H2 1#.& O2 2.& 1.*& 0a gra(edad espec/ca es #.#. e usa el 2#& de aire en e'ceso. 0os productos de com)ustión salen del horno 8 entran a los regeneradores a 1*##C. Lstos salen de los regeneradores e ingresan a las calderas de calor residual a 7##C. $llos salen de la caldera 8 entran a la chimenea 2##C. 0os regeneradores precalientan el aire a 1###C. 0a caldera desarrolla hp de ella misma por 9g de aceite quemado por hora. Calcule: 1. $l poder calor/co del aceite, en Cal por 9g, mediante la %órmula de Julong. 2. $l poder calor/co del aceite en ).t.u por galón. . $l calor perdido por los productos de com)ustión, por 9g de aceite quemado: a $n el horno adecuado. ) en los regeneradores. c en la caldera d en la chimenea. 4. 0a e/ciencia de los regeneradores 8 de la caldera $l coque usado como com)usti)le en un horno de olla de crisol, es anali6ado as: 63.
C "5."& Ceni6a ."& H2O 4.4 &
. 0a intensidad calor/ca: a si el coque se hu)iese quemado completamente con aire seco. ) si se hu)iese quemado )a=o las condiciones esta)lecidas anteriormente.
