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A un deshumidificador entran 300 m3 por minuto de aire ambiente húmedo a 93 kPa, 40 C y 90% de humedad, enfrindose hasta 15 C. Se pide:
a) El gasto msico a la entrada, la  temperatura de roco y la de bulbo húmedo.
b) Las condiciones de salida y la potencia de refrigeracin necesaria.
c) Trabajo mnimo necesario para la refrigeracin disponiendo de una sola mquina.
d) Variacin de exerga entre la entrada y la salida (trabajo mnimo para la deshumidificacin).

Datos:

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

>	su1:="Aire":su2:="H2O":dat:=[Vdot=(300/60)*m_^3/s_,T0=(40+273)*K_,p0=93e3*Pa_,phi0=0.9,T2=(15+273)*K_];

Esquema:

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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) El gasto msico a la entrada y su temperatura de bulbo húmedo.

>

T1:=T0:p1:=p0:phi1:=phi0:mdot:=rho*Vdot;eqrho:=rho=p1/(R[a]*T1)*(1-w*(1-Mva)/(w+Mva));eqrho1:=rho=p1/(R[a]*T1);eqw:='Mva/(p1/(phi*pv(T1))-1)';eqw:=w1=w(phi1,T1,p1):w1_:=subs(dat,evalf(subs(eqw,dat,w1)));eqrho_:=subs(w=w1_,Adat,dat,eqrho);mdot_:=subs(eqrho_,dat,rho*Vdot);m1:='mdot*(1-w1)';m1_:=mdot_*(1-w1_);h1_:=subs(Adat,Wdat,T=T0,dat,h(T,w1_));hw_:=subs(Adat,Wdat,dat,h(T,w(1,T,p1))):Tw_:=fsolve(subs(SI0,hw_=h1_),T=200..400)*K_;Tw_C:=TKC(Tw_);

b) Las condiciones de salida y la potencia de refrigeracin necesaria.

>	m2_:=m1_:p2:=p1:phi2:=1;w2_:=evalf(subs(dat,w(phi2,T2,p2)));mw:=m*(w1-w2);mw_:=m2_*(w1_-w2_);h2_:=subs(dat,Adat,Wdat,T=T2,dat,h(T,w2_));Qdot:=m1*(h2-h1);Qdot_:=subs(dat,m1_*(h1_-h2_));

c) Trabajo mnimo necesario para la refrigeracin

>	eta:=Qrefr/Pele;eta[Carnot]:=T2/(T1-T2);eta[Carnot_]:=evalf(subs(dat,T2/(T1-T2)));Pele_:=Qdot_/eta[Carnot_];

d) Variacin de exerga entre la entrada y la salida (trabajo mnimo para la deshumidificacin).

Como la entrada es en las condiciones atmosfricas, su exerga es nula. La de la salida, respecto a esa referencia, ser:

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DPhi:=n3*phi[30]+n2*phi[20]-n1*phi[10];n1:='m1/M[a]+m1*w1/M[v]';n1_:=subs(Adat,Wdat,m1_/M[a]+m1_*w1_/M[v]);n2:='m2/M[a]+m2*w2/M[v]';n2_:=subs(Adat,Wdat,m1_/M[a]+m1_*w2_/M[v]);n3:='m1*(w1-w2)/M[v]';n3_:=subs(Wdat,m1_*(w1_-w2_)/M[v]);phi[10]:=0;phi[30]:=-R[u]*T0*ln(phi0);phi_[30]:=subs(dat,evalf(subs(dat,%)));phi[20]:=x[v2]*T0*(R[u]*ln(x[v2]/x[v0])+c[pv]*M[v]*(T2/T0-1-ln(T2/T0)))+x[a2]*T0*(R[u]*ln(x[a2]/x[a0])+c[pa]*M[a]*(T2/T0-1-ln(T2/T0)))+T0*R[u]*ln(p2/p0);x[v]:=1/(Mva/w+1);x[v0]:=subs(w=w1_,dat,x[v]):'x[v0]'=evalf(%,2);x[v2]:=subs(w=w2_,dat,x[v]);phi_[20]:=subs(dat,evalf(subs(x[a0]=1-x[v0],x[a2]=1-x[v2],Adat,Wdat,dat,phi[20])));DPhi_:=subs(dat,n3_*phi_[30]+n2_*phi_[20]-n1_*phi[10]);

i.e. el mnimo termodinmico es que hay que aportar 21 kW y con una mquina de Carnot ya se requieren 51 kW de exerga (con una mquina frigorfica real todava ms).

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