Ejercicios Resueltos Certamen 1

MEC-311: Equipos de Procesos Térmicos

Tarea N 1 Ejercicios Resueltos ◦

Equipos Equip os de Procesos Proce sos T´ermicos, ermicos, ICM-311 Fecha de asignaci´on: on: Abril 12, 2007 – Fecha de entrega: Abril 24, 2007 Nota: La tarea es individual. Las soluciones que Ud. entregue a los problemas planteados deben ser originales y producto de su propio an´alisis alisis de los mismos. mismos. Por supuesto supuesto,, Ud. puede discuti discutirr aspectos de la soluci´on on con sus colegas, pero la resoluci´on en detalle, c´ alculos ,etc. deben ser escritos alculos individualmente, redactados de modo tal que su tarea sea ´unica y diferente del resto.

1. Una industria recibe una oferta para suministro de carb´on on con el siguiente an´alisis alisis elemental: C: 73% H: 16.3% O: 5% N: 3.2% S: 2.5% El poder calor´ calor´ıfico superior informado informado es calor´ calor´ıfico inferior de este carb´on. on.

H sup   =

29300 29300 kJ/k kJ/kg. g. Esti Estima marr el poder

2. En una industria indu stria qu´ımica ımica se va a instalar instala r un horno para pa ra calentamiento calentamie nto de cierto reactivo reacti vo s´olido. olido. Su utilizar utilizar´ a´ como combustible gas subproducto de otro proceso en la planta, el cual tiene la siguiente composici´on on en volumen volumen:: 62% CH4 , 23% C2 H6 , 5% C3 H8 y 10%O2 . La potencia p otencia t´ermica ermica total del sistema de quemadores ser´a de 5 MW, y ´estos estos operar´an an con un exceso exceso de aire aire de 18 %. La presi´ presi´ on on de suministro en la tuber´ tuber´ıa que alimentar´ a gas a los quemadores ser´a de 1.5 bar (man.) (man.) y su tempera temperatur turaa se puede considerar igual a la temperatura ambiente (20 C). Por su parte, el aire de combusti´on on estar´ a precalentado a una temperatura de 350 C, y su presi´on on de suministro es 2000 Pa (man.). ◦

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alisis elemental del combustible a)  Determinar el an´alisis no (por limitacione limitacioness de ruido y p´erdidas erdidas de carga) carga) exige que la b)   El criterio de dise˜no velocidad velocidad media del gas en la tuber´ tuber´ıa no exceda exceda de 15 m/s. Determinar Determinar el di´ ametro ametro m´ınimo de tuber´ t uber´ıa ıa necesario para suministrar suminis trar el gas g as a los l os quemadores. quemado res. ametro m´ınimo del ducto para suministrar el aire de combusti´ on. on. c)  Determinar el di´ametro Para el aire rige la misma restricci´on on en velocidad que para el gas. 3. Para Para el mismo horno del problema problema anterior, anterior, calcular la composici´ on on en volumen de los gases de escape, suponiendo que la combusti´on on es comple completa. ta. Estos Estos gases saldr´ saldr´ an an del 1

horno por un ducto de secci´on cuadrada a 940 C y presi´on atmosf´erica. Para evitar la decantaci´on de polvos arrastrados, la velocidad de los gases en el ducto no puede ser menor de 8 m/s. Calcular las dimensiones del ducto de gases de escape. ◦

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