> restart;#"m6_p12"

Se quiere obtener un gasto de 0,6 kg/h de gas butano disponiendo de una botella de 30 litros conteniendo inicialmente 15 kg de butano. Para ello se va a sumergir la botella en un baño con objeto de mantener la presión interior en un valor costante de 400 kPa. Se pide:

a) Temperatura del baño, volumen y masa inicial de gas.

b) Flujo de calor necesario para ese gasto y tiempo de funcionamiento.

Datos:

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

> su:="C4H10":dat:=[mdot=0.6/3600*kg_/s_,V=0.03*m_^3,m=15*kg_,p2=400e3*Pa_]:evalf(%,2);

[mdot = `+`(`/`(`*`(0.17e-3, `*`(kg_)), `*`(s_))), V = `+`(`*`(0.3e-1, `*`(`^`(m_, 3)))), m = `+`(`*`(15., `*`(kg_))), p2 = `+`(`*`(0.40e6, `*`(Pa_)))]

Image

Esquema:

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

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

Eqs. const.:

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

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

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

rho = `+`(`/`(`*`(573., `*`(kg_)), `*`(`^`(m_, 3))))

a) Temperatura del baño, volumen y masa inicial de gas.

> eqBM:=m=mliq+mvap;eqBE:=m*(h2-h1)-(p2*V2-p1*V1)=Q12+W12;eqM:=v=(1-x)*vliq+x*vvap;T2_:=evalf(subs(dat,solve(p2=pv(T),T))):'T2'=evalf(%,3);vliq:=1/rho;vliq_:=subs(dat,%):'vliq'=evalf(%,3);vvap:=R*T2/p2;vvap1_:=subs(T2=T2_,dat,%):'vvap1'=evalf(%,5);x1=solve(eqM,x);x1_:=subs(T2=T2_,v=V/m,dat,rhs(%)):'x1'=evalf(%,2);mvap1_:=subs(dat,m*x1_):'mvap1'=evalf(%,2);Vvap1_:=mvap1_*vvap1_:'Vvap1'=evalf(%*1e3*litros_/m_^3,2);

`:=`(eqBM, m = `+`(mliq, mvap))

`:=`(eqBE, `+`(`*`(m, `*`(`+`(h2, `-`(h1)))), `-`(`*`(p2, `*`(V2))), `*`(p1, `*`(V1))) = `+`(Q12, W12))

`:=`(eqM, v = `+`(`*`(`+`(1, `-`(x)), `*`(vliq)), `*`(x, `*`(vvap))))

T2 = `+`(`*`(315., `*`(K_)))

`:=`(vliq, `/`(1, `*`(rho)))

vliq = `+`(`/`(`*`(0.175e-2, `*`(`^`(m_, 3))), `*`(kg_)))

`:=`(vvap, `/`(`*`(R, `*`(T2)), `*`(p2)))

vvap1 = `+`(`/`(`*`(.11280, `*`(`^`(m_, 3))), `*`(kg_)))

x1 = `/`(`*`(`+`(`*`(v, `*`(rho)), `-`(1)), `*`(p2)), `*`(`+`(`-`(p2), `*`(R, `*`(T2, `*`(rho))))))

x1 = 0.23e-2

mvap1 = `+`(`*`(0.34e-1, `*`(kg_)))

Vvap1 = `+`(`*`(3.9, `*`(litros_)))

b) Flujo de calor necesario para ese gasto y tiempo de funcionamiento

> Qdot:=mdot*hlv*(1+vliq/vlv);Qdot_:=subs(dat,mdot*h[lv0]):'Qdot'=evalf(%,2);ti_:=subs(dat,m/mdot):'t'=evalf(%,2);'t'=evalf(%%*horas_/(3600*s_),2);

`:=`(Qdot, `*`(mdot, `*`(hlv, `*`(`+`(1, `/`(1, `*`(rho, `*`(vlv))))))))

Qdot = `+`(`*`(61., `*`(W_)))

t = `+`(`*`(0.90e5, `*`(s_)))

t = `+`(`*`(25., `*`(horas_)))

>