>	restart:#"m06_pp1"

Por un conducto de 3 cm de diámetro circula una corriente de vapor de agua en equilibrio con gotitas en suspensión, a 350 kPa y una velocidad media de 5 m/s. Para determinar la fracción másica de vapor, se deriva una pequeña fracción del flujo, que se hace pasar por una válvula de expansión hasta la presión ambiente de 100 kPa, saliendo el vapor por ella a 105 ºC. Se pide:

a) Temperatura del flujo principal, y densidades de la fase vapor y la fase líquida.

b) Representación en un diagrama h-s del proceso de expansión.

c) Fracción másica de vapor en el flujo principal.

d) Gasto másico circulante por el conducto principal.

Datos:

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

>	su:="H2O":dat:=[D=0.03*m_,p1=350e3*Pa_,v1=5*m_/s_,p2=100e3*Pa,T2=(105+273.15)*K_];

Fig. 1.  Esquema de la instalación y el diagrama h-s del proceso:

>

>

Ecs. const.:

>	dat:=op(dat),get_gas_data(su),get_liq_data(su),Const,SI2,SI1:get_pv_data(su):

a) Temperatura del flujo principal, y densidades de la fase vapor y la fase líquida.

>	T1=Tv(p1);T1_:=evalf(subs(dat,solve(p1=pv(T),T)));rho[v]=p/(R*T);rho[v1]:=subs(dat,p1/(R*T1_));rho[l1]:=subs(dat,rho);

Los valores más exactos (NIST) son T1=412 K (139 ºC), rho[v1]=1,91 kg/m3 y rho[l1]=927 kg/m3.

b) Representación en un diagrama h-s del proceso de expansión.

(ver Fig. 1)

c) Fracción másica de vapor en el flujo principal.

>	eqBE:=h1=h2;eqBE:=h1l*(1-x1)+h1v*x1=h2;h1l_:=subs(T=T1_,dat,subs(dat,hl(T)));h1v_:=subs(T=T1_,dat,subs(dat,hv(T)));h2_:=subs(T=T2,dat,subs(dat,hv(T)));x1_:=(h2_-h1l_)/(h1v_-h1l_);

El valor más exacto (NIST) es x1=0,97.

d) Gasto másico circulante por el conducto principal.

>	eqm:=m=rho*v*A; A:=Pi*D^2/4;eqv:=1/rho='x1/rho[v1]+(1-x1)/rho[l1]';rho_:=subs(x1=x1_,solve(eqv,rho));m_:=evalf(subs(dat,rho_*v1*A));

El mejor valor es m=6,9 g/s.

>