>	restart:#"m08_p24"

Se trata del dimensionamiento de un sistema de desescarchado por resistencia eléctrica del evaporador de la bodega de un buque frigorífico. Se conocen los siguientes datos:

· área externa de las paredes del evaporador, 32 m2

· temperatura de las paredes del evaporador, -20 °C

· área de la sección de paso del aire, 2 m2

· velocidad media del aire 1 m/s

· entrada del aire a -10 °C y 85% de humedad

· salida del aire a -14 °C y 90% de humedad

· espesor del hielo antes del desescarchado, 0,5 mm

· tiempo máximo de descarchado, 15 minutos

Se pide:

a)•Presiones de vapor del hielo a las temperaturas de entrada y salida.

b)•Humedades absolutas a la entrada y a la salida del aire.

c)•Gasto másico de hielo depositado.

d)•Tiempo en que se alcanza el espesor de hielo de diseño (i.e. tiempo entre desescarchados).

e)•Potencia eléctrica necesaria para las resistencias.

Datos:

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

>	su1:="Aire":su2:="H2O":su3:="Hielo":dat:=[Aeva=32*m_^2,Teva=(-20+273)*K_,A=2*m_^2,v=1*m_/s_,T1=(-10+273)*K_,phi1=0.85,T2=(-14+273)*K_,phi2=0.9,L=0.5e-3*m_,tdes=15*60*s_,p0=1e5*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:Icedat:=get_sol_data(su3):

a)•Presiones de vapor del hielo a las temperaturas de entrada y salida.

No vale la pv del equil. líq-vap, aunque se aproxima bastante:

>	'pvT1'=evalf(subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T1)))),2);'pvT2'=evalf(subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T2)))),2);

Clapeyron:

>

h[sv0]:=h[sl0]+h[lv0];h[sv0_]:=subs(Wdat,h[sl0]+subs(c[p]=c[pa],Adat,Wdat,T=T[f],Adat,Wdat,hlv(T))):'h[sv0]'=evalf(%/(1e6*J_/MJ_),3);pv_subl(T):=pv0*exp(-(h[sv0]/R[v])*(1/T-1/T[f]));pv0_:=evalf(subs(Wdat,pv(T[f]))):'pv0'=evalf(%,2);pv1_:=subs(dat,evalf(subs(pv0=pv0_,h[slv0]=h[slv0_],Adat,Wdat,T=T1,dat,pv_subl(T)))):'pv1'=evalf(%,2);pv2_:=subs(dat,evalf(subs(pv0=pv0_,h[slv0]=h[slv0_],Adat,Wdat,T=T2,dat,pv_subl(T)))):'pv2'=evalf(%,2);

Libro (pág. 67):

>	pv_subl(T):=evalf(subs(dat,pv0_*exp(22.5*(1-T[tr]/T))));pv1_:=subs(dat,evalf(subs(T=T1,dat,pv_subl(T)))):'pv1'=evalf(%,2);pv2_:=subs(dat,evalf(subs(T=T2,dat,pv_subl(T)))):'pv2'=evalf(%,2);

b)•Humedades absolutas a la entrada y a la salida del aire.

>	w1_:=evalf(subs(dat,w(phi1,T1,p0))):'w1'=evalf(%,2);w2_:=evalf(subs(dat,w(phi1,T2,p0))):'w2'=evalf(%,2);

c)•Gasto másico de hielo depositado.

>	mhielo:=ma*(w1-w2);ma_:=subs(dat,subs(dat,Adat,p0/(R[a]*T1)*v*A)):'ma'=evalf(%,2);mhielo_:=ma_*(w1_-w2_):'mhielo'=evalf(%,2);

d)•Tiempo en que se alcanza el espesor de hielo de diseño (i.e. tiempo entre desescarchados).

>	rhosol_:=920*kg_/m_^3;masa_hielo:=rhosol*Aeva*L;masa_hielo_:=rhosol_*subs(dat,Aeva*L):'masa_hielo'=evalf(%,2);thielo:=masa_hielo/mhielo;thielo_:=masa_hielo_/mhielo_:'thielo'=evalf(%,2);thielo_h_:=thielo_/(3600*s_):'thielo_h'=evalf(%,2)*horas_;

e)•Potencia eléctrica necesaria para las resistencias.

>	P:=Qhielo/tdes;Qhielo:='masa_hielo*(chielo*(TR-Teva)+hslR)';Qhielo_:=subs(dat,subs(dat,Wdat,masa_hielo_*(subs(Icedat,c)*(T[tr]-Teva)+h[sl0]))):'Qhielo'=evalf(%/(1e6*J_/MJ_),2);P_:=subs(dat,Qhielo_/tdes):'P'=evalf(%,2);

>