Cálculo De Los Productos De La Combustión Empleando Métodos Numéricos.

Abstract

En este trabajo se calculan los productos de la combustión de combustibles que contengan
en su composición química los elementos: C, H, O, N y S. Esta metodología se basa en las ecuaciones
obtenidas en el balance estequiométrico de átomos. Los resultados obtenidos son para una presión de
una atmósfera y para la temperatura de flama adiabática del gas natural 2225 K. Sin embargo, dado
las características de la metodología se puede emplear para calcular los productos de la combustión
de una gran cantidad de hidrocarburos sujetas a las restricciones establecidas. En el desarrollo de la
metodología se contemplan dos casos: _ _ 1 (mezcla pobre y estequiométrica) y _ 1 (mezcla rica).
En el primer caso se considera que cuando la combustión es completa, los productos de la combustión
son los siguientes: 2 2 2 2 2 O ,H O, CO , N , SO y su solución es directa. Sin embargo, cuando la
combustión es incompleta se considera que se pueden generar doce productos de la combustión:
2 2 2 2 2 2 H, O, N, H , OH, CO, NO, O , H O, CO , N , SO . Con esto se obtienen cuatro ecuaciones de
conservación de átomos una para cada elemento C, O, H y N, así como también se agrega una
ecuación adicional que considera que la suma de las fracciones molares de los productos es igual a un
mol. Insertando siete constantes de equilibrio obtenidas de siete reacciones químicas se obtiene un
sistema de cuatro ecuaciones no lineales. El procedimiento de solución empleado fue el Método de
Newton Rhapson. Este método requiere de valores iniciales de las cuatro incógnitas correspondiente a
2 2 2 OH , CNO, , , para este fin se consideraron solamente siete productos en la combustión
incompleta. Adicionalmente, en la metodología se calculan las constantes de equilibrio en función de
la temperatura. Estos polinomios se obtuvieron empleando el método de los mínimos cuadrados
ajustando los valores reportados en las tablas de datos termoquímicos JANAF (1985), y el rango
válido de estos polinomios es de 600 K a 4000 K.