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

A method to determine the thermodynamic properties of fuel mixtures considering twelve chemical species in the products

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 aire combustible 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 enseries 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.

INTRODUCCIÓN

Los métodos de cálculo empleados para obtener la composición de equilibrio y el estado final de las especies químicas presentes en los productos de la combustión, a presión o a volumen constante, de una mezcla aire combustible son bien conocidos y se hallan referenciados en la literatura especializada (Way, 1977; Desantes y Lapuerta, 1991; El-Mahallawy y El-Din, 2002; Jarquin et ál., 2003). Sin embargo, muchos de ellos son tan extensos y complejos para incluir en una aplicación que los autores han decidido desarrollar un método matemático que se resuelve mediante un programa computacional específico que permite determinar la composición de los productos de la combustión; programa que constituye una subrutina de un paquete computacional que se está realizando para modelar los procesos que componen el ciclo de los motores de combustión interna alternativos (MCIA).