>	restart;#"m6_p27"

Se mezclan adiabáticamente dos corrientes de vapor de agua, una de 0,3 kg.s 1 con calidad de vapor del 95 % y la otra de 0,2 kg.s 1 a 550 °C, ambas a 140 kPa, saliendo la mezcla a la misma presión. Se pide:

a)•Con ayuda de un diagrama de Mollier, obtener una expresión analítica, lineal en temperatura, para el cp del vapor a presiones bajas, válida entre 100 °C y 600 °C.

b)•Análogamente, obtener una expresión analítica, lineal en temperatura, para la entalpía de vaporización, válida entre 50 °C y 150 °C.

c)•Determinar analíticamente la entalpía específica de ambas corrientes con respecto a la del vapor saturado a 100 °C.

d)•Temperatura de salida de la mezcla y producción de entropía.

Datos:

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

>	su:="H2O":dat:=[m1=0.3*kg_/s_,x1=0.95,m2=0.2*kg_/s_,T2=(550+273)*K_,p1=140e3*Pa_];

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)•Con ayuda de un diagrama de Mollier, obtener una expresión analítica, lineal en temperatura, para el cp del vapor a presiones bajas, válida entre 100 °C y 600 °C.

>	p2:=p1;p3:=p1;h004100_:=2690e3*J_/kg_;h004050_:=2595e3*J_/kg_;cp75_:=(h004100_-h004050_)/(50*K_):'cp75'=evalf(%,2);

>	h02650_:=3815e3*J_/kg_;h02600_:=3710e3*J_/kg_;cp625_:=(h02650_-h02600_)/(50*K_):'cp625'=evalf(%,2);sol1:=solve({a*(75+273)*K_+b=cp75_,a*(625+273)*K_+b=cp625_},{a,b});cplin:=a*T+b;

b)•Análogamente, obtener una expresión analítica, lineal en temperatura, para la entalpía de vaporización, válida entre 50 °C y 150 °C.

>	hlv50_:=subs(dat,2590e3*J_/kg_-c*(50*K_));hlv150_:=subs(dat,2750e3*J_/kg_-c*(150*K_));hlv250_:=subs(dat,2800e3*J_/kg_-c*(250*K_));sol2:=solve({aa*(50+273)*K_+bb=hlv50_,aa*(150+273)*K_+bb=hlv150_},{aa,bb});hlvlin:=aa*T+bb;

c)•Determinar analíticamente la entalpía específica de ambas corrientes con respecto a la del vapor saturado a 100 °C.

>	T1_:=evalf(subs(dat,solve(p1=pv(T),T))):'T1'=evalf(%,2);T100_:=373*K_:h1_100_:=subs(dat,T=T1_,dat,c[p]*(T-T100_)-(1-x1)*hlv(T)):'h1_100'=evalf(%,2);h2_100_:=subs(dat,c[p]*(T2-T100_)):'h2_100'=evalf(%,2);

d)•Temperatura de salida de la mezcla y producción de entropía.

>

eqBM:=m1+m2=m3;eqBE:=m1*h1+m2*h2=m3*h3;m3:='m3':h3:='h3':sol3:=subs(dat,solve(subs(dat,h1=h1_100_,h2=h2_100_,{eqBE,eqBM}),{m3,h3}));assign(%);T3_:=subs(dat,solve(h3=c[p]*(T-T100_),T)):'T3'=evalf(%,2);Sgen1_:=subs(dat,evalf(subs(dat,T=T1_,p=p1,dat,m1*(sl(T)*(1-x1)+sv(T,p)*x1)))):'Sgen1'=evalf(%,2);Sgen2_:=subs(dat,evalf(subs(dat,T=T2,p=p2,dat,m2*sv(T,p)))):'Sgen2'=evalf(%,2);Sgen3_:=subs(dat,evalf(subs(dat,T=T3_,p=p3,dat,m3*sv(T,p)))):'Sgen3'=evalf(%,2);Sgen_:=Sgen1_+Sgen2_+Sgen3_:'Sgen'=evalf(%,2);

>