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Para el acondicionamiento de un local en verano se toma una corriente de 0,1 kg/s de aire atmosférico a 32 °C, 100 kPa y 50% de humedad y se enfría (parte del agua condensa y se elimina) con un refrigerador que utiliza R 12 y funciona con presiones máxima y mínima de 0,9 MPa y 0,4 MPa; el rendimiento adiabático del compresor es de 0,8. Esta corriente de aire frío y saturado se mezcla adiabáticamente con otra corriente de aire atmosférico sin tratar, saliendo todo a 24 °C y 70% de humedad. Se pide:

a) Esquema de la instalación y diagramas termodinámicos (h w y T s) de los procesos.

b) Temperatura de rocío y de saturación adiabática de la atmósfera.

c) Humedades absolutas de las tres corrientes implicadas.

d) Temperatura a la que hay que enfriar la corriente mencionada, y calor a evacuar.

e) Gasto de aire a la salida de la cámara de mezcla.

f) Temperaturas del R 12 en el refrigerador.

g) Gasto circulante de R12

h) Potencia necesaria para el refrigerador.

Datos:

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

>	su1:="Aire":su2:="H2O":su3:="CCl2F2":dat:=[m1=0.1*kg_/s_,T0=(32+273)*K_,p0=100e3*Pa_,phi0=0.5,p2=0.9e6*Pa_,p1=0.4e6*Pa_,eta[c]=0.8,T4=(24+273)*K_,phi4=0.7];

Esquema:

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Eqs. const.:

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R12gdat:=get_gas_data(su3):R12ldat:=get_liq_data(su3):R12dat:=R12gdat,R12ldat:get_pv_data(su3):pvR12(T):=pv(T):Adat:=get_gas_data(su1):Adat:=subs(c[p]=c[pa],R=R[a],M=M[a],T[b]=nada,[Adat]):Wgdat:=get_gas_data(su2):Wgdat:=subs(c[p]=c[pv],R=R[v],M=M[v],[Wgdat]):Wldat:=get_liq_data(su2):Wdat:=op(Wgdat),Wldat:get_pv_data(su2):dat:=op(dat),Const,SI2,SI1:

a) Esquema de la instalación y diagramas termodinámicos (h w y T s) de los procesoo

b) Temperatura de rocío y de saturación adiabática de la atmósfera.

>

w0_:=evalf(subs(dat,w(phi0,T0,p0))):'w0'=evalf(%,2);Trocio_:=solve(w0_=subs(dat,w(1,T,p0)),T):'Trocio'=evalf(%,3);Trocio_C:=(Trocio_/K_-273)*`ºC`:'Trocio_C'=evalf(%,2);Tad_:=fsolve(subs(dat,Adat,Wdat,SI0,c[pa]*(T0-T0)+w0_*(h[lv0]-(c[pv]-c)*(T[b]-T[f]))=c[pa]*(T-T0)+w(1,T,p0)*(h[lv0]-(c[pv]-c)*(T[b]-T[f]))),T=200..400)*K_:'Tad'=evalf(%,3);'Tad'=TKC(Tad_);

c) Humedades absolutas de las tres corrientes implicada

>

w1_:=w0_:'w1'=evalf(%,2);w2_:=evalf(subs(dat,w(1,T2,p0)));w3_:=w0_:'w3'=evalf(%,2);w4_:=evalf(subs(dat,w(phi4,T4,p0))):'w4'=evalf(%,2);h1_:=subs(dat,Adat,Wdat,T=T0,dat,h(T,w0_)):'h1'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);h2_:=subs(dat,Adat,Wdat,T=T2,dat,h(T,w2_)):'h2'=evalf(%,2);h3_:=h1_:'h3'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);h4_:=subs(dat,Adat,Wdat,T=T4,dat,h(T,w4_)):'h4'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);m2:=m1;eqBMa:='m2+m3=m4';eqBMw:='m2*w2_+m3*w3_=m4*w4_';eqBE:='m2*h2_+m3*h3_=m4*h4_';sol1_:=subs(dat,fsolve(subs(dat,SI0,{eqBMa,eqBMw,eqBE}),{m3,m4,T2},T2=240..300));T2_:=subs(sol1_,T2)*K_:'T2'=evalf(%,3);m3_:=subs(sol1_,m3)*kg_/s_:'m3'=evalf(%,3);m4_:=subs(sol1_,m4)*kg_/s_:'m4'=evalf(%,3);w2__:=evalf(subs(T2=T2_,w2_)):'w2'=evalf(%,2);h2_:=subs(dat,evalf(subs(T2=T2_,h2_))):'h2'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);

d) Temperatura a la que hay que enfriar la corriente mencionada, y calor a evacuar.

>	eqBE12:=Qevap=m1*(h1-h2);eqBE234:=m1*h2+m3*h3=m4*h4;eqBEevap:=Qevap=mR*(hR1-hR4);eqBEcomp:=Pcomp=mR*(hR2s-h1)/eta[c];eqBEcond:=Qevap+Pcomp=mR*(hR2-hR3);'T2'=evalf(T2_,3);eqBE12_:=subs(dat,evalf(subs(dat,h1=h1_,h2=h2_,sol1_,eqBE12))):Qevap_:=subs(eqBE12_,Qevap):'Qevap'=evalf(Qevap_,2);

e) Gasto de aire a la salida de la cámara de mezcla.

>	'm4'=evalf(m4_,2);

f) Temperaturas del R 12 en el refrigerador.

>	TR1_:=subs(dat,evalf(subs(dat,solve(p1=pvR12(T),T)))):'TR1'=evalf(%,3);TR3_:=subs(dat,evalf(subs(dat,solve(p2=pvR12(T),T)))):'TR3'=evalf(%,3);

g) Gasto circulante de R12

>	hR1_:=subs(dat,R12dat,T=TR1_,hv(T)):'hR1'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);hR3_:=subs(dat,R12dat,T=TR3_,hl(T)):'hR3'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);mR12:=Qevap/(hR1-hR3);mR12_:=subs(Qevap=Qevap_,hR1=hR1_,hR3=hR3_,dat,mR12):'mR12'=evalf(%,2);

h) Potencia necesaria para el refrigerador.

>	TR2s_:=subs(dat,R12dat,TR1_*(p2/p1)^((gamma-1)/gamma)):'TR2s'=evalf(%,3);hR2s_:=subs(dat,R12dat,T=TR2s_,hv(T)):'hR2s'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);hR2_:=subs(dat,hR1_+(hR2s_-hR1_)/eta[c]):'hR2'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);P[R12_]:=subs(dat,mR12_*(hR2_-hR1_)):'P[R12]'=evalf(%,3);

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