> restart;#"m6_p09"

De una corriente estacionaria de vapor húmedo se extrae un pequeño gasto que se expande hasta la presión ambiente en una válvula, con el fin de calcular la fracción másica de vapor (calidad) de la corriente (suele llamarse calorímetro de Peabody). Se pide:

a) Relación entre la calidad y las temperaturas y presiones antes y después de la válula.

b) Calidad mínima detectable y condiciones  necesarias de la corriente.

Datos:

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

> su:="H2O":

Image

Esquema:

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

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

Eqs. const.:

> eqETg:=subs(eq1_11,eq1_12);eqEE:=eq1_16;gdat:=get_gas_data(su):ldat:=get_liq_data(su):dat:=Const,gdat,ldat,SI2,SI1:get_pv_data(su):

`:=`(eqETg, `/`(`*`(m), `*`(V)) = `/`(`*`(p), `*`(R, `*`(T))))

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

Para que sea vapor a p0 ha de ser T2>100 ºC

> eqBE:='(1-x1)*hl(T1)+x1*hv(T1)=hv(T2)';eqBE:=subs(dat,T=T1,(1-x1)*hl(T)+x1*hv(T))=subs(dat,T=T2,hv(T)):p2_:=subs(dat,p0);T2_:=(100+273)*K_;x1_:=solve(subs(T2=T2_,eqBE),x1):'x1'=subs(SI0,%);x1_max_data:=0.926;plot({subs(SI0,x1_),x1_max_data},T1=373..650,'x1'=0..1,color=black);

`:=`(eqBE, `+`(`*`(`+`(1, `-`(x1)), `*`(hl(T1))), `*`(x1, `*`(hv(T1)))) = hv(T2))

`:=`(p2_, `+`(`*`(0.1e6, `*`(Pa_))))

`:=`(T2_, `+`(`*`(373, `*`(K_))))

x1 = `/`(`*`(`+`(`*`(1045., `*`(T1)), `-`(954149.))), `*`(`+`(`*`(570., `*`(T1)), `-`(776974.))))

`:=`(x1_max_data, .926)
Plot_2d

Como se ve, la x1_(T1) no se hace mínima con este modelo. De los data:

> T1||1:=150+273:x1||1:=.9666:T1||2:=200+273:x1||2:=.9398:T1||3:=250+273:x1||3:=.9277:T1||4:=300+273:x1||4:=.9480:for i from 1 to 4 do print(T1||i*K_,pv(T1||i*K_),x1||i); od:

`+`(`*`(423, `*`(K_))), `+`(`*`(474563.6878, `*`(Pa_))), .9666

`+`(`*`(473, `*`(K_))), `+`(`*`(1568652.658, `*`(Pa_))), .9398

`+`(`*`(523, `*`(K_))), `+`(`*`(4050229.908, `*`(Pa_))), .9277

`+`(`*`(573, `*`(K_))), `+`(`*`(8755638.607, `*`(Pa_))), .9480

> plot({x1_max_data,subs(SI0,x1_),[seq([T1||i,x1||i],i=1..4)]},T1=273..600,xx=0..1,color=black);

Plot_2d

>