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Diseño y tipos de quemadores
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QuemadoresNuevas tecnologas de combustin
SEMINARIO DE PROFUNDIZACIN EN ENERGA
Profesor:Bernardo Herrera Mnera
Que es una llama?
Una llama es una propagacin auto-sostenida de una zona de combustinlocalizada a velocidades subsnicas. Una llama ocupa solamente unapequea porcin de la mezcla combustible en cualquier momento. Si lavelocidad de propagacin es subsnica, la combustin se transmite pordeflagracin. En caso contrario, se tiene una detonacin.
Radiacin de una llama
En regiones con exceso deaire, la luz es azul debido alos radicales CH
En regiones ligeramente pordebajo del airedebajo del aireestequiomtrico, laradiacin es verde-azuldebido a los radicales C2
En regiones ricas, laradiacin es amarilla debidoal holln (C)
Tipos de llama
Estructura de una llama
Mecanismos de extincin de llama
Enfriamiento por estrechamiento
Enfriamiento por dilucin
Desplazamiento por explosin Desplazamiento por explosin
Desprendimiento
Retrollama
Inestabilidad de llamas
Retrollama: Ocurre cuando la combustin seretrocede hacia el interior del tubo donde seencuentra la premezcla. Representa un riesgo
Desprendimiento: Ocurre cuando la llama noest atada al puerto del quemador. Es dificilde estabilizar y puede resultar ruidosa
Estabilizacin de llamas
Diagrama de estabilidad para el gas natural
Formacin de holln
Correlaciones para calcular la longitud de llama
Correlaciones de Rope:
Puerto circular
S: Relacin estequiomtricaaire/combustible
TF: Temperatura combustible
T : Temperatura
No importan los efectos de la flotacin, si la atmsfera esta quieta o encoflujo, o haya exceso de comburente. La longitud de llama est en m
Puerto cuadrado T: Temperatura oxidante
Tf: Temperatura promedio llama
QF: Caudal de premezcla (m3/s)
Influencia de la tasa de aireacin en la longitud de llama
pri = Fraccin de aireestequiomtrico presente enel aire primario
Presin crtica y potencia trmicaPresin crtica: Presin a la cual la velocidad en la descarga es igual a la velocidad del sonido
1atmC 2
1PP
+=
Gas Hidrgeno 1.41
Metano 1.31Etano 1.222
v
p
CC
=
Donde:
Etano 1.22
Propano 1.13Butano 1.10
Gas natural 1.31Nitrgeno 1.40
Aire 1.40Vapor de agua 1.33
Helio 1.66
Potencia trmica:
TP Q PCI=
Coeficientes de descargaA B
C D
Ecuaciones de caudal descargado a baja presin
=
p2v
v = velocidadp = presin manomtrica = densidad de sitio
*
*
.*
*
2P
pPatmTT
dpCAQ
AIRE
+
=
*.*
PTdAIRE
Q = caudalC = coeficiente de descargad = densidad relativamg = caudal msicoA = rea de descarga* Condiciones estndar
pACpACQgm 22 ===&
Ecuaciones de caudal descargado a mediana presin
1
2 11
O
O O
P Pv
P
=
=
1
0
1
11
2PP
PPQMR O
QMRTPACQ
= **
v = velocidadP = presin absoluta del sitioP0 = presin absoluta de descarga = densidad de sitioQMR: masa reducida
Q = caudalC = coeficiente de descargad = densidad relativamg = caudal msicoA = rea de descarga* Condiciones estndar
QMRTdP
PACQOaire
=**
*
0
1TR
QPAm MRg
=&
Ecuaciones de caudal descargado a alta presin
PV
=
11
12
+
+=
K
*
0* TdPTPKACQ
=
10
21
+
PP
v = velocidadP = presin manomtrica = densidad de sitio
Q = caudalC = coeficiente de descargad = densidad relativamg = caudal msicoA = rea de descarga* Condiciones estndar
0**0* TdP
PKACQAIRE
=
00
11
12 PCAmg
+
+=&
Diseo de quemadores
Recomendable
Ejemplo
Disear un quemador de mltiples llamas capaz decalentar un litro de agua desde 25 C hasta 100 C en1 minuto. Suponga que solo el 70% de la energa queentra con el combustible es calor til. El diseo debecumplir la condicin de que cada llama sale porcumplir la condicin de que cada llama sale porinyectores redondos igualmente espaciados sobre unanillo que no debe tener un dimetro mayor a 160mm. El combustible a usar es GLP. La tasa deaireacin primaria es 60%. La longitud de la llama nodebe exceder 20 mm y la potencia especfica mximadel quemador de 9 W/mm2
NUEVAS TECNOLOGAS DE COMBUSTIN
Combustin sin llama
Combustin con aire
precalentado
Combustin sumergida
Combustin con aire
enriquecido
Combustin cataltica
Combustin sin llama
Combustin con aire precalentado
Combustin sumergida
Combustin enriquecida con oxgeno
Combustin cataltica
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