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Se trata de estudiar el proceso de carga de un cierto acumulador neumático que consta de un cilindro rígido de 10 litros con un orificio de entrada en el centro de una de sus caras, y un émbolo interior que divide el espacio en dos volúmenes, uno encierra una cantidad de aire fija y el otro es el que tiene el orificio. En el instante inicial el aire encerrado está a 200 kPa y ocupa todo el cilindro. Entonces se conecta el orificio  a un gran depósito de aire comprimido a 1,5 MPa. Para el proceso rápido hasta alcanzar el equilibrio mecánico, y suponiendo que la energía degradada es despreciable, se pide:

a) Esquema de la instalación y masa de aire encerrado.

b) Evolución del aire encerrado, estado final y energía almacenada.

c) Masa y estado termodinámico del aire que ha entrado.

d) Variación de entropía.

e) Estado de equilibrio termodinámico último si se deja indefinidamente abierto el orificio.

Datos:

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

>	su:="Aire":dat:=[V1=0.01*m_^3,p1=200e3*Pa_,pb=1.5e6*Pa_];

Esquema:

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>

Eqs. const.:

>	eqET:=subs(eq1_11,eq1_12);eqEE:=eq1_16;gdat:=get_gas_data(su):dat:=op(dat),Const,gdat,SI2,SI1:

a) Esquema de la instalación y masa de aire encerrado.

>	m__:=subs(p=p1,V=V1,T=T0,dat,solve(eqET,m));

b) Evolución del aire encerrado, estado final y energía almacenada.

>	eqEvol:=p2*V2^gamma=p1*V1^gamma;p2:=pb;V2_:=subs(SI0,expand(evalf(subs(dat,solve(eqEvol,V2)))))*m_^3:'V2'=evalf(%,2);T2_:=subs(p=p2,V=V2_,m=m__,dat,solve(eqET,T));eqBE_:=subs(m=m__,DT=T2_-T0,dat,eqEE):'DU'=evalf(subs(eqBE_,DU)/(1000*J_/kJ_));

c) Masa y estado termodinámico del aire que ha entrado.

>	m2:='m2':eqBE_VC:=m2*c[v]*T2-0=W+0+c[p]*T0*(m2-0);eqBE_emb:=W=evalf(subs(eqBE_,-DU),2)-Wfric;Wfric:=0;m2_:=subs(p=pb,V=V2,T=T2,solve(eqET,m));T2_:=subs(V2=V1-V2_,eqBE_emb,dat,SI0,solve(subs(m2=m2_,eqBE_VC),T2))*K_;m2__:=subs(V2=V1-V2_,T2=T2_,dat,SI0,m2_)*kg_:'m'=evalf(%*1000*g_/kg_);

d) Variación de entropía.

>	DS1:=0;DS2:=m2*(c[p]*ln(T2/T0)-R*ln(pb/pb));DS2_:=subs(SI1,evalf(subs(T2=T2_,m2=m2__,V2=V1-V2_,dat,DS2)));

>	V2_:=subs(p=pb,T=T0,solve(eqET,V));V2__:=subs(m=m__,dat,V2_);m2___:=subs(V=V1-V2__,p=pb,T=T0,dat,solve(eqET,m));

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