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Se desea condensar una corriente de 0,01 kg/s de R134a a 1 MPa, que entra a 60 ºC, mediante un flujo de agua a contracorriente que entra a 30 ºC al cambiador de calor. Se pide:
a) Temperatura mínima de salida del R134a.
b) Entalpías de entrada y salida del R134a.
c) Gasto másico mínimo necesario de agua.
d) Hacer un esquema de los perfiles de temperatura de ambas corrientes a lo largo del cambiador.

Datos:

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

>	su1:="CF3CH2F":su2:="H2O":dat:=[mc=0.01*kg_/s_,pc=1e6*Pa_,Tc1=(60+273)*K_,Tf1=(30+273)*K_];

Esquema:

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>

Eqs. const.:

>	Cdat:=get_gas_data(su1),get_liq_data(su1):Fdat:=get_liq_data(su2):dat:=op(dat),Const,SI2,SI1:get_pv_data(su1):

a) Temperatura mínima de salida del R134a.

Con una corriente de agua a 30 ºC, la Tmin del R134a no puede ser menor. Pero hay que comprobar que condensa.

>	Tc2:=Tf1;eqcond:=pc=p[v](Tvap);Tvap_:=evalf(subs(dat,solve(pc=pv(T),T)));'Tvap_'=TKC(%);

Efectivamente, a 1 MPa condensa a 39 ºC.

b) Entalpías de entrada y salida del R134a.

Tomamos como referencia h=0 para el líquido en el punto triple, y usamos el modelo de sustancia perfecta, pese a que no está muy lejos del punto crítico (Tcr=101 ºC)..

>	hc1:=hv(T);hc1_:=subs(Cdat,T=Tc1,dat,hv(T));hc2:=hl(T);hc2_:=subs(Cdat,T=Tc2,dat,hl(T));hc2_hc1:=hc2_-hc1_;

Nótese que ambos valores dependen del estado de referencia arbitrariamente elegido, pero no así su diferencia: unos -214 kJ/kg.

El programa REFPRO del NIST da h1=275.6 kJ/kg y 75.7 kJ/kg, con Dh=-199.9 kJ/kg.

c) Gasto másico mínimo necesario de agua.

La temperatura de salida del agua no puede ser mucho mayor que la de condensación del R134a. Tomándolas iguales:

>	eqBE:='mc*(hc1-hc2)=mw*cw*(Tfs-Tf1)';Q:=mc*(hc1-hc2);Q_:=subs(dat,mc*(hc1_-hc2_));eqPitch:=Tf2=Tvap;mw_min:='Q/(cw*(Tvap_Tf1))';mw_min_:=subs(Fdat,dat,Q_/(c*(Tvap_-Tf1)));

i.e., hace falta por lo menos 0,056 kg/s de agua, y el calor intercambiado es de unos 2100 W.

d) Hacer un esquema de los perfiles de temperatura de ambas corrientes a lo largo del cambiador.

Si se quiere ver el caso límite absoluto, sería:

>	eqBE:='mc*(hvap-hc2)=mw*cw*(Tfs-Tvap_)';hvap:=hv(T);hvap_:=subs(Cdat,T=Tvap_,dat,hv(T));mw_min:='mc*(hvap-hc2)/(cw*(Tvap_-Tf1))';mw_min__:=subs(Fdat,dat,mc*(hvap_-hc2_)/(c*(Tvap_-Tf1)));

i.e. el mínimo absoluto era de 0,051 kg/s.

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