>	restart:#"m07_p16"

Se desea calentar una corriente de aire, de composición volumétrica 20% O2, 3% H2O, 1% Ar, 0,03% CO2 y el resto N2, hasta 100 ºC añadiéndole un flujo de gases de escape a 500 ºC, de composición volumétrica 70% N2, 15% CO2 y 15% H2O. Se pide:

a) Determinar la proporción adecuada de flujos molares de ambas corrientes despreciando el efecto de la composición.

b) Determinar la irreversibilidad del proceso con la simplificación anterior.

c) Determinar las masas molares y capacidades térmicas de las dos corrientes.

d) Determinar la composición molar a la salida.

e) Determinar la irreversibilidad real del proceso.

Datos:

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

>	su1:="N2":su2:="O2":su3:="H2O":su4:="Ar":su5:="CO2":dat:=[x12=0.2,x13=0.03,x14=0.01,x15=0.0003,T3=(100+273)*K_,T2=(500+273)*K_,x21=0.7,x22=0,x23=0.15,x24=0,x25=0.15]:dat:=[op(dat),x11=subs(dat,1-x12-x13-x14-x15)];

Esquema:

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Eqs. const.:

>	eqETg:=subs(eq1_11,eq1_12);eqEE:=eq1_16;for i from 1 to 5 do gdat||i:=get_gas_data(su||i):dat||i:=op(dat),gdat||i,Const,SI2,SI1:od:i:='i':

a) Determinar la proporción adecuada de flujos molares de ambas corrientes despreciando el efecto de la composición.

Veremos que el cp(medio) es el del aire cp_=29 J/(mol.K).

>	eqBM:=n1+n2=n3;eqBE:=n1*h1+n2*h2=n3*h3;eq0:=Sum('x1||i',i=1..5)=subs(dat,sum('x1||i',i=1..5));eq0:=Sum('x2||i',i=1..5)=subs(dat,sum('x2||i',i=1..5));cp_:=29*J_/(mol_*K_);eqBE:=subs(seq(h||i=cp||i*(T||i-T0),i=1..3),eqBE);

Flujos molares.

>	sol1:=solve(subs(seq(cp||i=cp_,i=1..5),T1=T0,{eqBM,eqBE}),{n2,n3});n2_n1:=subs(sol1,n2/n1);n2_n1_:=subs(dat1,n2_n1):'n2/n1'=evalf(%,2);

b) Determinar la irreversibilidad del proceso con la simplificación anterior.

>	eqBX:=I=n1*phi1+n2*phi2-n3*phi3;for i from 1 to 3 do phi||i:=cp*(T||i-T0)-T0*(cp*ln(T||i/T0)-R*ln(p0/p0));od;for i from 1 to 3 do phi||i||_:=evalf(subs(T1=T0,dat,Const,cp=cp_,phi||i));od:seq('phi[i]'=evalf(phi||i||_),i=1..3);I_n1_:=phi1_+n2_n1_*phi2_-(1-n2_n1_)*phi3_;

c) Determinar las masas molares y capacidades térmicas de las dos corrientes.

>	for i from 1 to 5 do eq||i:=n1*x1||i+n2*x2||i-n3*x3||i=0; od;sol2:=solve(subs(dat,n1=1,n2=n2_n1_,n3=1+n2_n1_,{eq1,eq2,eq3,eq4,eq5}),{x31,x32,x33,x34,x35}):'sol2'={seq(evalf(x3||i=subs(sol2,x3||i),2),i=1..5)};assign(sol2):eq0:=Sum('x3||i','i'=1..5)=subs(sol2,sum('x3||i','i'=1..5));

d) Determinar la composición molar a la salida

>	for i from 1 to 5 do cp||i:=subs(dat||i,c[p]*M):od:seq(c[p||i]=evalf(cp||i,2),i=1..5);

>	i:='i':for j from 1 to 3 do Mm||j:=sum('subs(dat||i,(x||j||i)*(M))',i=1..5); Mm1:=sum('subs(dat||i,(x||j||i)*M)',i=1..5);cpm||j:=sum('subs(dat||i,(x||j||i)*(cp||i))',i=1..5):od:seq(evalf([M[m,j]=Mm||j,c[pm,j]=cpm||j],3),j=1..3);

>	sol3_:=solve(subs(T1=T0,dat1,seq(cp||j=cpm||j,j=1..3),{eqBM,eqBE}),{n2,n3});n2_n1_:=subs(sol3_,n2/n1):'n2/n1'=evalf(%,2);

e) Determinar la irreversibilidad real del proces

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x22:=1e-6;x24:=1e-6;i:='i':eqBX:='I=n1*phi1+n2*phi2-n3*phi3';for j from 1 to 3 do phi||j:=subs(dat1,evalf(subs(T1=T0,Const,dat1,cpm||j*(T||j-T0)-T0*(cpm||j*ln(T||j/T0)-R*ln(p0/p0))+R[u]*T0*sum('(x||j||i)*ln(x||j||i/x1||i)',i=1..5)))):phi[j]=evalf(%,2);od:seq(phi[i]=evalf(phi||i||_),i=1..3);I_n1:=phi1+n2_n1_*phi2-(1-n2_n1_)*phi3;

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