Modelo matemático de una cámara de combustión de una caldera pirotubular utilizando la herramienta matlab-simulink

Abstract

En este artículo se presenta la implementación del modelo matemático de la cámara de combustión de una caldera piro-tubular, por medio del planteamiento de los balances de masa, energía y estequiométrico. Estos balances fueron descritos por los componentes de entrada (aire y combustible) que se presentan en la zona de combustión, basados en el concepto de mantener la relación estequiométrica entre ellos, los cuales, fueron simulados a través de las herramientas computacionales como el ESS y Matlab®, con el fin de determinar el comportamiento de los gases de combustión dependiendo del tipo de reacción química presentada. Así mismo, fue determinado la cantidad de carbonos e hidrógenos que componen los combustibles de estudio (ACMP y Keroseno), igualmente los kmol/s que componen al aire, con el objetivo de analizar su oxidación y determinar la producción de y . Finalmente, se realizó la respectiva comparación analizando los valores de presión y temperatura en los tres tipos de combustión, estequiométrica, con presencia de inquemados y con exceso de aire. El planteamiento del modelo matemático fue aplicado para los dos tipos de combustibles de estudio.

This article presents the implementation of the mathematical model of the combustion chamber of a pyro-tubular boiler, by means of the approach of mass, energy and stoichiometric balances. These balances were described by the input components (air and fuel) that are presented in the combustion zone, based on the concept of maintaining the stoichiometric relationship between them, which were simulated through the computational tools such as the ESS and Matlab®, in order to determine the behavior of combustion gases depending on the type of chemical reaction presented. Likewise, it was determined the amount of carbons and hydrogens that make up the study fuels (ACMP and kerosene), as well as the kmol / s that compose the air, with the objective of analyzing its oxidation and determining the production of [CO]_(2,) H_2 O. Finally, the respective comparison was made analyzing the values of pressure and temperature in the three types of combustion, stoichiometric, with presence of unburned and with excess air. The approach of the mathematical model was applied for the two types of study fuels.