>	restart:#"m08_p37"

La salida de gases del motor de un submarino es por un conducto horizontal de 20 cm de dimetro, con 1,5 kg/s de gases de escape (supngase aire con un 15% de vapor de agua en volumen) a 450 C y 200 kPa. A esta corriente se le aade en rgimen estacionario un flujo de agua de 0,5 kg/s a 15 C. Suponiendo despreciables las prdidas de calor y las variaciones de presión, se pide:
a) Densidad y velocidad media de los gases antes del mezclador.
b) Balances msicos y energtico, y entalpías unitarias de entrada.
c) Tiene sentido hablar de humedad absoluta y relativa del aire en esas condiciones de entrada? Calcular la temperatura de roco.
d) Determinar el estado a la salida.

Datos:

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

>	su1:="Aire":su2:="H2O":dat:=[D=0.2*m_,mg=1.5*kg_/s_,xv=0.15,T1=(273+450)*K_,p1=200e3*Pa_,mw=0.5*kg_/s_]:dat:=[op(dat),A=evalf(subs(dat,(Pi*D^2/4)))]:evalf(%,2);

Esquema:

>

>

Eqs. const.:

>	eqET:=eq1_12: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) Densidad y velocidad media de los gases antes del mezclador.

>	rho[g]:=p1/(R[a]*T1);rho_[g]:=subs(Adat,dat,rho[g]):'rho[g]'=evalf(%,2);rho[g]:=p1*(xv*M[v]+(1-xv)*M[a])/(R[u]*T1);rho_[g]:=subs(Const,Adat,Wdat,dat,rho[g]):'rho[g]'=evalf(%,2);v1:=mg/(rho[g]*A);v1_:=subs(dat,mg/(rho_[g]*A)):'v1'=evalf(%,2);

b) Balances msicos y energtico, y entalpías unitarias de entrada.

Es de esperar que salga una mezcla de aire húmedo saturado (m3) y agua lquida (m4).

>	eqBMa:=ma1=ma3;eqBMw:=ma*w1+mw2=ma*w3+mw3;eqBE:=ma*h1+mw2*hw2=ma*h3+mw3*hw3;w1:=Mva/(1/xv-1);w1_:=subs(dat,w1):'w1'=evalf(%,2);ma:='mg/(1+w1)';ma_:=subs(w1=w1_,dat,ma):'ma'=evalf(%,2);h1:=h(T,w);h1_:=subs(dat,Adat,Wdat,T=T1,dat,h(T,w1_)):'h1'=evalf(%,2);hw2:=hl(T);hw2_:=subs(Wdat,T=T0,dat,hw2);

c) Tiene sentido hablar de humedad absoluta y relativa del aire en esas condiciones de entrada? Calcular la temperatura de roco.

De la absoluta sí, pero de la relativa no porque en esas condiciones de T nunca se alcanzaría la saturación añadiendo agua, fuera cualquiera la p ya que es T>Tcr.

La TRocío es a la que empezaría a condensar al ir enfriándose a w=cte y p=cte.

>	eqsat:=xv='pv(T)/p';T_[R]:=evalf(subs(dat,solve(xv*p1=pv(T),T))):'T[R]'=evalf(%,3);

d) Determinar el estado a la salida.

3 incógnitas T3, mw3 y w3.

>

eqsat:=w3='w(1,T3,p1)';eqBMw:=subs(mw2=mw,dat,eqBMw);eqBE:=subs(dat,Adat,Wdat,T=T3,ma_*h1_+mw*hw2_=ma_*h(T,w3)+mw3*hl(T));sol1:=fsolve(subs(dat,SI0,{eqsat,eqBMw,eqBE}),{T3,mw3,w3},T3=200..500);T3:=evalf(subs(sol1,T3*K_),3);mw3:=evalf(subs(sol1,mw3*kg_/s),2);w3:=evalf(subs(sol1,w3),2);mg_sal:='ma*(1+w3)';'mg_sal'=evalf(ma_*(1+w3),3);

i.e. sale una mezcla bifásica de 1,7 kg/s de gases y 0,3 kg/s de agua líquida, lo que correspondería a un niebla espesa.

>