Temperatura Teórica de La Llama

 

Temperatura teórica de la llama La temperatura adiabática es la máxima temperatura teórica que la flama de una combustión real de un combustible puede alcanzar en ausencia de transferencia de calor que, por razones termodinámicas, no es factible evitar, con lo que la temperatura efectiva observada siempre es menor. La estimación de la temperatura adiabática debe realizarse en función de la composición de las especies presentes en lacomo flamaun(que a su vez dependen la ttemperatura emperatura de la misma). El problema se define entonces algoritmo complejo quedeobliga iterar la temperatura adiabática buscada con la composición de las especies a esa misma temperatura adiabática, de acuerdo con un proceso específico de equilibrio químico presente, que en nuestro caso, es el representado por el mecanismo de reacción de gas húmedo, considerando la producción simultánea de contaminantes tipo NOx y la existencia o no de hidrógeno en esa composición. En este trabajo se presenta una estimación comparativa de esa temperatura, a partir de la composición obtenida desde la combustión reductora hasta la combustión oxidante completa. Como referencia, empleando metano, el mayor componente del gas natural comercial, así como conceptos avanzados derivados de los diagramas de combustión de equilibrio termodinámico, como base de la combustión real simulada. El rango del cálculo de la temperatura adiabática se hace a partir del límite superior (riqueza de 2), hasta el límite inferior de inflamación (riqueza de 0,5), con aire atmosférico como comburente A partir de la formula de calor radiante se hace evidente que un pequeño incremento en el diferencial de temperatura tiene un efecto marcado sobre la transferencia de calor. Se puede calcular una temperatura teórica de la llama que sería la temperatura que la llama alcanzaría si se completara la combustión dentro de un pequeño volumen, sin que la llama perdiera calor hacia los alrededores. La temperatura teórica de la llama depende del valor calorífico y de la composición química del combustible. El gas y el carbón pueden ser una calidad tan pobre que la temperatura de la llama simplemente sea demasiado baja para el proceso de combustión del clinker. Más aun, la temperatura teórica de la llama aumenta con el precalentamiento precalentamiento del aire de combustión. No obstante, no se puede simplemente sumar la temperatura del aire a la temperatura teórica de la llama calculada con aire frio, pues el CO 2 y el agua se disocian a altas temperaturas y absorben calor. En la práctica, una temperatura elevada del aire de combustión siempre es una ventaja y se logra mediante una buena recuperación del calor en el enfriador clinker. La temperatura teórica de la llama también depende de la calidad de aire en exceso que participa en la combustión. En la práctica, la temperatura teórica teórica de la llama nunca se logra por que llaa

 

llama irradia parte del calor antes de que termine la combustión. En los hornos de cemento, la temperatura real de la llama alcanza un 80-85% del valor teórico. Las temperaturas teóricas de la llama en la combustión estequiometria, sin precalentar el aire de combustión y sin tomar en consideración la disociación, son las siguientes:   Llama de carbón

2155oC

  Llama de aceite combustible   Llama de gas natural

2120oC 2050oC

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Cuando efectivamente se requiere una elevada temperatura de la llama, existen tres factores principales que deben tomarse en consideración. En primer lugar, la temperatura del aire de combustión que depende de una efectiva recuperación del calor del clinker. Al garantizar una alta temperatura del aire secundario del enfriador de clinker y minimizar la intrusión de aire falso falso frio, la temperatura del aire de ccombustión ombustión será elevada. En segundo lugar, una cantidad optima de aire en exceso, el cual es mucho más que el mínimo teórico. Poco aire en exceso produce una llama larga que irradia calor antes de que se complete la combustión. En tercer lugar, la tasa a la cual se mezcla el combustible y el aire de combustión es decisivo para la temperatura dela de la llama. Cuando se mezclan bien el combustible y el aire de combustión en la llama, la combustión se produce rápidamente r ápidamente y se logran altas temperaturas. Cálculo de la temperatura de llama

La temperatura que va a alcanzar la llama dependerá de: Composición y porcentaje del comburente. Velocidad global de la combustión. Forma y eficacia del sistema de combustión. Temperatura inicial de los reactivos. r eactivos.    

Se deberán tener en cuenta también los calores sensibles de los reactivos. Al llegar y sobrepasar los 2000, los gases g ases de combustión se pueden descomponer, dando lugar por ello a otros compuestos que pueden afectar a la combustión y a la llama. Hasta ahora hemos supuesto que la reacción tiene lugar a temperatura constante y que el calor liberado (o absorbido) es eliminado (o suministrado) por los alrededores. Ésta es la magnitud que se toma como calor de reacción. No obstante es posible, suponer que la reacción tiene lugar en condiciones adiabáticas, adiabáticas, de forma que el sistema no intercambie calor con el exterior a medida que la reacción se produce. Temperatura adiabática de combustión También se denomina temperatura teórica de combustión o temperatura de combustión de

 

combustión calorimétrica. Es la temperatura que se obtendría en una combustión estequiométrica con mezcla perfectamente perfectamente homogénea homogénea y en un tanque que nos nos permita evitar cualquier cualquier pérdida de calor al exterior. Con base en las ecuaciones del calor de combustión, el balance de energía para una mezcla m ezcla reactiva en flujo estacionario y un proceso a volumen constante es, respectivamente;

Cuando ambas ecuaciones se igualan a cero, es decir, q = 0, indica un proceso adiabático. Como la temperatura y la composición iniciales iniciales de los reactivos normalmente se conocen, el lado derecho de la ecuación se puede evaluar en forma directa. Los valores Ni de los productos también se conocen a partir de la química de la reacción o de un análisis de los gases. Además, los valores de  y h298 para cada uno de los productos se pueden obtener de las tablas de datos termodinámicos. En esta forma, las únicas incógnitas en la ecuación son los valores de hT para cada uno de los productos a la temperatura de combustión adiabática desconocida. Dado que los valores de hT aparecen tabulados contra la temperatura, la solución de la ecuación se halla por iteración. Esto quiere decir que se debe suponer una temperatura, y luego se hallan los valores de entalpía de los productos a esa temperatura a partir de las tablas respectivas. Si la temperatura supuesta es correcta, entonces los valores numéricos de los lados izquierdos y derecho de la ecuación deben ser iguales. El valormayor calculado máxima t emperatura de combustión, será a menudo varios cientos de temperatura grados quede el la valor medido. En primer lugar, la combustión rara vez es completa. En segundo lugar, las pérdidas de calor pueden reducirse a un mínimo, pero no pueden ser eliminadas por completo. Por último, algunos de los productos de combustión se disociarán en otras otr as sustancias como resultado de las altas temperaturas presentes. Estas reacciones de disociación generalmente son endotérmicas y consumen algo de la energía liberada por la reacción total. Las condiciones que se deben cumplir para el cálculo de la temperatura de flama adiabática es que el proceso de combustión se lleve a cabo de forma adiabática y debido a que esta temperatura es mucho mayor que la temperatura de rocío, no hay moles de agua condensada en los productos.

 

Como se había mencionado con anterioridad, para obtener la temperatura de flama se igualan a cero las ecuaciones de calor.

Temperatura máxima teórica de la llama 

Es la temperatura que se alcanza cuando la cantidad de aire empleada en la combustión es la cantidad estequiométricamente necesaria para ello. Se trata de un valor ideal, ya que las condiciones estequiométricas son imposibles de conseguir en realidad.

Las condiciones que se deben cumplir para el cálculo de la temperatura de flama adiabática es que el proceso de combustión se lleve a cabo de forma adiabática y debido a que esta temperatura es mucho mayor que la temperatura de rocío, no hay moles de agua condensada en los productos. Como se había mencionado con anterioridad, para obtener la temperatura de flama se igualan a cero las ecuaciones de calor.