> restart:#"m05_p04"

De una lnea de aire comprimido a 800 kPa se extrae un gasto tal que por un conducto de 1 cm de dimetro la velocidad media es de 10 m/s. Este flujo se utiliza para hacer girar una turbina de rendimiento adiabtico 0,8. Se pide:

a)Diagrama T s de la evolucin del gas.

b) Gasto msico, y trabajo mximo obtenible a partir de las condiciones iniciales.

c) Estado termodinmico del aire a la salida de la turbina.

d) Potencia real obtenida.

Datos:

> read"../therm_eq.m":read"../therm_proc.m":with(therm_proc):

> su:="Aire":dat:=[pb=800e3*Pa_,Di=0.01*m_,v1=10*m_/s_,eta[t]=0.8]:dat:=[op(dat),A=evalf(Pi*subs(dat,Di)^2/4)];

`:=`(dat, [pb = `+`(`*`(0.800e6, `*`(Pa_))), Di = `+`(`*`(0.1e-1, `*`(m_))), v1 = `+`(`/`(`*`(10, `*`(m_)), `*`(s_))), eta[t] = .8, A = `+`(`*`(0.7853981635e-4, `*`(`^`(m_, 2))))])

Image

Esquema:

> `:=`(Sistemas, [dep, turb, amb])

> `:=`(Estados, [1, 2])

Eqs. const.:

> eqET:=eq1_12;eqEE:=eq1_16;gdat:=get_gas_data(su):dat:=op(dat),Const,gdat,SI2,SI1:

`:=`(eqET, rho = `/`(`*`(p), `*`(R, `*`(T))))

`:=`(eqEE, DU = `*`(m, `*`(c[v], `*`(DT))))

a)Diagrama T s de la evolucin del gas.

Evolucin adiabtica (rpida)

b) Gasto msico, y trabajo mximo obtenible a partir de las condiciones iniciales.

> T1:=T0:p1:=pb:eqBM:=eq5_39;eqBE:=eq5_43;eqBM_:=subs(eqET,p=p1,T=T1,v=v1,eqBM);eqBM__:=subs(dat,eqBM_):'m'=evalf(subs(%,m));dat:=eqBM__,dat:

`:=`(eqBM, m = `*`(rho, `*`(v, `*`(A))))

`:=`(eqBE, Dh[t] = `+`(w, q))

`:=`(eqBM_, m = `/`(`*`(pb, `*`(v1, `*`(A))), `*`(R, `*`(T0))))

m = `+`(`/`(`*`(0.7609837068e-2, `*`(kg_)), `*`(s_)))

> phi01:=m*(h01-T0*s01);h01:=c[p]*(T1-T0);s01:=c[p]*ln(T1/T0)-R*ln(p1/p0);phi01_:=subs(SI1,evalf(subs(dat,phi01))):'phi01'=evalf(%/(1000*W_/kW_),2);

`:=`(phi01, `*`(m, `*`(`+`(h01, `-`(`*`(T0, `*`(s01)))))))

`:=`(h01, 0)

`:=`(s01, `+`(`-`(`*`(R, `*`(ln(`/`(`*`(pb), `*`(p0))))))))

phi01 = `+`(`*`(1.3, `*`(kW_)))

c) Estado termodinmico del aire a la salida de la turbina.

> p2:=p0:eqeta:=eta[t]=(1-T2/T1)/(1-(p2/p1)^((gamma-1)/gamma));T2_:=solve(subs(dat,eqeta),T2);v2_:=solve(subs(eqET,p=p2,T=T2_,dat,eqBM),v);dat:='T2'=T2_,'v2'=v2_,dat:

`:=`(eqeta, eta[t] = `/`(`*`(`+`(1, `-`(`/`(`*`(T2), `*`(T0))))), `*`(`+`(1, `-`(`^`(`/`(`*`(p0), `*`(pb)), `/`(`*`(`+`(gamma, `-`(1))), `*`(gamma))))))))

`:=`(T2_, `+`(`*`(184.8352414, `*`(K_))))

`:=`(v2_, `+`(`/`(`*`(51.34312263, `*`(m_)), `*`(s_))))

d) Potencia real obtenida.

> P:=m*c[p]*(T1-T2);P_:=subs(dat,P):'P'=evalf(%/(1000*W_/kW_));

`:=`(P, `*`(m, `*`(c[p], `*`(`+`(T0, `-`(T2))))))

P = `+`(`*`(.7882072721, `*`(kW_)))

>