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Un secador eléctrico toma aire ambiente a 20 °C y 92 kPa y produce un chorro de aire caliente a 80 °C, 10 m/s y 16 cm2 de sección. Se pide:
a) Gasto de aire y consumo eléctrico.
b) Consumo eléctrico mínimo que sería necesario disponiendo libremente de la atmósfera y los dispositivos apropiados de conversión energética, describiendo los procesos necesarios.
c) Rendimiento exergético.Datos:

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

> su:="Aire":dat:=[T0=(20+273)*K_,p0=92e3*Pa_,T1=(80+273)*K_,v1=10*m_/s_,A1=16e-4*m_^2];

`:=`(dat, [T0 = `+`(`*`(293, `*`(K_))), p0 = `+`(`*`(0.92e5, `*`(Pa_))), T1 = `+`(`*`(353, `*`(K_))), v1 = `+`(`/`(`*`(10, `*`(m_)), `*`(s_))), A1 = `+`(`*`(0.16e-2, `*`(`^`(m_, 2))))])

Esquema:

> `:=`(Sistemas, [air, amb])

Image

> `:=`(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) Gasto de aire y consumo eléctrico

> p1:=p0:eqBM:=eq5_39;eqBE:=eq5_43;eqBM:='m=(p1/(R*T1))*v1*A1';eqBM__:=subs(dat,%);P:=m*(h1-h0);P:=m*c[p]*(T1-T0);P_:=subs(eqBM__,dat,%);

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

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

`:=`(eqBM, m = `/`(`*`(p1, `*`(v1, `*`(A1))), `*`(R, `*`(T1))))

`:=`(eqBM__, m = `+`(`/`(`*`(0.1454524639e-1, `*`(kg_)), `*`(s_))))

`:=`(P, `*`(m, `*`(`+`(h1, `-`(h0)))))

`:=`(P, `*`(m, `*`(c[p], `*`(`+`(T1, `-`(T0))))))

`:=`(P_, `+`(`*`(876.2056425, `*`(W_))))

b) Consumo eléctrico mínimo que sería necesario disponiendo libremente de la atmósfera y los dispositivos apropiados de conversión energética, describiendo los procesos necesarios.

> Pmin:=m*(h1-h0-T0*(s1-s0));Pmin_:=subs(dat,evalf(subs(eqBM__,dat,m*(c[p]*(T1-T0)-T0*c[p]*ln(T1/T0)))));

`:=`(Pmin, `*`(m, `*`(`+`(h1, `-`(h0), `-`(`*`(T0, `*`(`+`(s1, `-`(s0)))))))))

`:=`(Pmin_, `+`(`*`(79.08389369, `*`(W_))))

Idealmente se podría conseguir con infinitas bombas de Carnot, o con una expansión isoterma seguida de una compresión isoentrópica;

c) Rendimiento exergético

> eta:='Pmin/P';eta_:=Pmin_/P_;

`:=`(eta, `/`(`*`(Pmin), `*`(P)))

`:=`(eta_, 0.9025722942e-1)

>