Método para determinar las propiedades termodinámicas de mezclas combustibles considerando doce especies químicas en los productos

• Autores: Simón Jesús Fygueroa Salgado, Juan Carlos Serrano Rico, José Rodolfo Molina Mojica
• Localización: Ingeniería y universidad, ISSN 0123-2126, Vol. 16, Nº. 1, 2012, págs. 59-75
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Método para determinar as propriedades termodinâmicas de misturas combustíveis considerando doze espécies químicas nos produtos
  • A method to determine the thermodynamic properties of fuel mixtures considering twelve chemical species in the products
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• Resumen
  • español

    En este artículo se expone un método para determinar teóricamente la composición en equilibrio, las propiedades termodinámicas y la temperatura de llama adiabática de los productos de combustión de una mezcla airecombustible reactiva, considerando que los productos están constituidos por doce especies químicas. Se supone que el combustible es un hidrocarburo oxigenado y que el aire está compuesto por oxígeno, nitrógeno y argón. Al aplicar condiciones de conservación de masa y equilibrio químico a la reacción de combustión, se obtiene un sistema cerrado de ecuaciones algebraicas que se linealiza mediante expansión en series de Taylor y se resuelve usando el método de eliminación de Gauss con pivoteo. Con este método se pueden hacer análisis teóricos del proceso de combustión que ocurre en los motores de combustión interna alternativos.

    Los resultados obtenidos al aplicar el programa computacional desarrollado a la combustión del alcohol etílico C2H6O muestran que la concentración de NO en los productos disminuye al aumentar el dosado relativo de la mezcla, mientras que las concentraciones de H2O, H2 y CO aumentan al crecer dicho dosado, y que la temperatura de llama adiabática alcanza su máximo valor cuando el dosado relativo es ligeramente mayor que el estequiométrico.

  • English

    This article describes a method to determine theoretically the equilibrium composition, the thermodynamic properties and the adiabatic flame temperature of the combustion products of a fuel-air mixture taking into consideration that reactive products include twelve chemical species. It considers that fuel is an oxygenated hydrocarbon and that air is composed of oxygen, nitrogen and argon.

    By applying mass conservation and chemical balance conditions to the combustion reaction, this yields a closed algebraic system of equations which is linearized by using the Taylor series expansion and solved by using the Gauss pivoting elimination method.

    The described method allows the theoretical analysis of the combustion process that occurs in reciprocating internal combustion engines. The results obtained by applying the method to the combustion of ethyl alcohol (C2H6O), and by using the developed software, show that the NO concentration decreases with an increasing equivalence ratio, while the H2O, the H2 and the CO concentration increases when increasing such ratio, and that the adiabatic flame temperature reaches its maximum when the ratio is slightly higher than the stoichiometric one.

  • português

    Neste artigo se expõe um método para determinar teoricamente a composição em equilíbrio, as propriedades termodinâmicas e a temperatura de chama adiabática dos produtos de combustão de uma mistura arcombustível reativa, considerando que os produtos estão constituídos por doze espécies químicas. Supõe-se que o combustível é um hidrocarboneto oxigenado e que o ar está composto por oxigênio, nitrogênio e argônio.

    Ao aplicar condições de conservação de massa e equilíbrio químico à reação de combustão, obtém-se um sistema fechado de equações algébricas que se lineariza mediante expansão em séries de Taylor e resolve-se utilizando o método de eliminação de Gauss com pivoteo. Com este método podem-se fazer análises teóricos do processo de combustão que ocorre nos motores de combustão interna alternativos. Os resultados obtidos ao aplicar o programa computacional desenvolvido à combustão do álcool etílico C2H6O mostram que a concentração de NO nos produtos diminui ao aumentar a dosagem relativa da mistura, enquanto que as concentrações de H2O, H2 e CO aumentam ao aumentar essa dosagem, e que a temperatura da chama adiabática atinge seu valor máximo quando a dosagem relativa é ligeiramente maior que o estequiométrico.