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Se desea incrementar del 40% al 60% la humedad relativa de una corriente de 10 m3 por minuto de aire atmosférico que está a 20 ºC y 90 kPa. Para ello se va a calentar previamente un flujo   de agua desde los 20 ºC hasta 95 ºC mediante la adición de un flujo   de vapor saturado a 250 kPa. Después se inyecta pulverizada el agua caliente en la corriente de aire y mediante un cambiador de calor se consigue que la salida esté a 20 ºC. Se pide:

a)•Hacer un esquema de la instalación y de los diferentes procesos en los diagramas termodinámicos más adecuados.

b)•Calcular las humedades absolutas a la entrada y a la salida.

c)•Calcular el valor de m2/m1 necesario para alcanzar los 95 ºC

d) •Calcular m1 y m2 necesarios para conseguir la humedad de salida.

e)•Calcular el intercambio en el cambiador de calor para conseguir que salga a 20 ºC.

Datos:

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

>	su1:="Aire":su2:="H2O":dat:=[phi4=0.4,phi6=0.6,ma=rho4*(10/60)*m_^3/s_,T0=(20+273)*K_,p0=90e3*Pa_,T3=(95+273)*K_,p1=250e3*Pa_];

Esquema:

>

>

Eqs. const.:

>	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)•Hacer un esquema de la instalación y de los diferentes procesos en los diagramas termodinámicos más adecuados.

b)•Calcular las humedades absolutas a la entrada y a la salida.

>

eqBMw1:=w5=w6;eqBE1:=Q=ma*(h6-h5);eqBMw2:=ma*w4+m3=ma*w5;eqBE2:=ma*h4+m3*h3=ma*h5;eqBM1:=m1+m2=m3;eqBE3:=m1*h1+m2*h2=m3*h3;w4_:=evalf(subs(dat,w(phi4,T0,p0))):'w4'=evalf(%,2);h4_:=subs(dat,Adat,Wdat,T=T0,dat,h(T,w4_)):'h4'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);w6_:=evalf(subs(dat,w(phi6,T0,p0))):'w6'=evalf(%,2);h6_:=subs(dat,Adat,Wdat,T=T0,dat,h(T,w6_)):'h6'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);

c)•Calcular el valor de m2/m1 necesario para alcanzar los 95 ºC

>

eqBE3_:=h1+m2_m1*h2=(1+m2_m1)*h3;T1_:=fsolve(subs(dat,SI0,p1=pv(T)),T=200..500)*K_:'T1'=evalf(%,3);h1_:=subs(c[p]=c[pv],dat,Wdat,T=T1_,dat,hv(T)):'h1'=evalf(%/(1e6*J_/MJ_),3);h2_:=subs(dat,Wdat,T=T0,dat,hl(T)):'h2'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);h3_:=subs(dat,Wdat,T=T3,dat,hl(T)):'h3'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),4);m2_m1_:=solve(subs(h1=h1_,h2=h2_,h3=h3_,eqBE3_),m2_m1):'m2/m1'=evalf(%,3);

d) •Calcular m1 y m2 necesarios para conseguir la humedad de salida.

>	rho4:=p0/(R[a]*T0);rho4_:=subs(dat,Adat,dat,rho4):'rho4'=evalf(%,3);eqBMw2;ma_:=subs(dat,Adat,dat,ma):'ma'=evalf(%,3);m3_:=solve(subs(ma=ma_,w4=w4_,w5=w6_,eqBMw2),m3):'m3'=evalf(%,2);sol1:=solve({m1+m2=m3_,m2/m1=m2_m1_},{m1,m2});'m2'=evalf(subs(sol1,m2),2);'m1'=evalf(subs(sol1,m1),1);

e)•Calcular el intercambio en el cambiador de calor para conseguir que salga a 20 ºC.

>	eqBE1;eqBE2;h5_:=solve(subs(ma=ma_,m3=m3_,h4=h4_,h3=h3_,eqBE2),h5):'h5'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),2);Q_:=subs(dat,ma_*(h6_-h5_)):'Q'=evalf(%,2);T5_:=subs(dat,solve(subs(dat,Adat,Wdat,dat,h5_=h(T,w6_)),T)):'T5'=evalf(%,3);phi5_:=subs(dat,phi(w6_,T5_,p0)):'phi5'=evalf(%,2);

>