>	restart;#"m6_p26"

•Un recipiente cilíndrico rígido de 3 litros contiene agua y su vapor a 100 °C, ocupando el líquido la mitad del volumen. En la parte superior hay una válvula con orificio de salida de 5 mm de diámetro. Las paredes laterales y la base superior están térmicamente aisladas y por la base inferior, con una fuente de 600 K, se le comunica un flujo de calor constante de 1 kW. Cuando la presión interior llega a 200 kPa se abre la válvula y la presión permanece constante. Se pide:

a)•Temperatura y nivel del líquido cuando se abre la válvula.

b)•Calor comunicado hasta la apertura de la válvula.

c)•Gasto másico tras la apertura de la válvula.

d)•Estado termodinámico a la salida de la válvula.

e)•Producción de entropía hasta la apertura de la válvula.

Datos:

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

>	su:="H2O":dat:=[V=0.003*m_^3,T1=(100+273)*K_,p1=1e5*Pa_,p2=2e5*Pa_,Di=0.005*m_,Td=600*K_,Qd=1000*W_]:dat:=[op(dat),Vliq=subs(dat,V/2)];

Esquema:

>

>

Eqs. const.:

>	eqET:=subs(eq1_11,rho=p/(Z*R*T));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):

a)•Temperatura y nivel del líquido cuando se abre la válvula.

>

T2_:=evalf(subs(dat,solve(p2=pv(T),T))):'T2'=evalf(%,2);mvap1_:=subs(dat,(V-Vliq)*p1/(R*T1)):'mvap1'=evalf(%,2);mliq1_:=subs(dat,Vliq*rho):'mliq1'=evalf(%,2);x1_:=subs(dat,mvap1_/(mliq1_+mvap1_)):'x1'=evalf(%,2);mvap2_:=subs(dat,(V-Vliq)*p2/(R*T2_)):'mvap2'=evalf(%,2);mliq2_:=subs(dat,Vliq*rho):'mliq2'=evalf(%,2);x2_:=mvap2_/(mliq2_+mvap2_):'x2'=evalf(%,2);

b)•Calor comunicado hasta la apertura de la válvula.

>	Q:=m*Du;Q_:=subs(dat,mvap1_*c[v]*(T2_-T1)+(mvap2_-mvap1_)*(h[lv0]-R*(T2_-T1))+mliq2_*c*(T2_-T1)):'Q'=evalf(%,2);ti_:=subs(dat,Q_/Qd):'ti'=evalf(%,2);

c)•Gasto másico tras la apertura de la válvula.

>	Q:=m*hlv*(1+vl/vlv);m_:=subs(dat,Qd/(h[lv0]+c[p]*(T2_-T1)-c*(T2_-T1))):'m'=evalf(%,2);

d)•Estado termodinámico a la salida de la válvula.

Suponiendo que ya se ha uniformizado la corriente (ver esquema).

>

### WARNING: allvalues now returns a list of symbolic values instead of a sequence of lists of numeric values v:='v':h2_:=subs(dat,T=T2_,dat,hv(T)):'h2'=evalf(%,2);vsal_:=evalf(allvalues(subs(SI0,solve(subs(dat,{m_=p0/(R*T)*v*(Pi/4)*Di^2,h2_=hv(T)+v^2/2}),{T,v}))))[1];'v2'=evalf(subs(vsal_,v),2)*'m_/s_';'T2'=evalf(subs(vsal_,T),2)*K_;

e)•Producción de entropía hasta la apertura de la válvula.

>	Sgen:='DS-Q/T0';DS_:=subs(dat,evalf(subs(dat,mliq2_*c*ln(T2_/T1)+(mvap2_-mvap1_)*(subs(dat,T=T2_,p=p2,dat,sv(T,p))-subs(dat,T=T2_,dat,sl(T)))))):'DS'=evalf(%,2);Sgen_:=subs(dat,DS_-Q_/Td):'Sgen'=evalf(%,2);

>