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Para el acondicionamiento de una nave industrial se toma 1,3 m3/s de aire atmosférico a 92 kPa, con temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo de 25 °C y 21 °C. Dicha corriente es enfriada en el evaporador de una bomba de calor hasta 10 °C, calentándose a continuación en el condensador de la bomba, la cual tiene un compresor de rendimiento adiabático 0,8 que bombea freon 12 desde 0,35 MPa hasta 1,5 MPa. Se pide:
a) Esquema de la instalación y representación de los procesos en los diagramas termodinámicos apropiados.
b) Humedad relativa, temperatura de rocío y densidad del aire a la entrada.
c) Temperaturas del freon 12 en los cambiadores de calor y gasto circulante.
d) Potencia consumida en la instalación.
e) Estado del aire húmedo a la salida.
f) Temperatura de saturación adiabática a la salida.
Datos:

>	read`../therm_eq.m`:read`../therm_const.m`:read`../therm_proc.m`:with(therm_proc):

>	su1:="Aire":su2:="H2O":su3:="CCl2F2":dat:=[Vdot=1.3*m_^3/s_,p0=92e3*Pa_,Ta1=(25+273)*K_,Ta1ad=(21+273)*K_,Ta2=(10+273)*K_,eta[C]=0.8,p1=0.35e6*Pa_,p2=1.5e6*Pa_];

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]):dat:=op(dat),Const,SI2,SI1:

>	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:

>	R12gdat:=get_gas_data(su3):R12ldat:=get_liq_data(su3):R12dat:=R12gdat,R12ldat:get_pv_data(su3):pvR12(T):=pv(T):subs([c[pa],c[pv],c,T[b],h[lv0]])=subs(Adat,Wdat,[c[pa],c[pv],c,T[b],h[lv0]]);subs([c[p],c,T[b],h[lv0]])=subs(R12dat,[c[p],c,T[b],h[lv0]]);get_pv_data(su2):

a) Esquema de la instalación y representación de los procesos en los diagramas termodinámicos apropiados.

b) Humedad relativa, temperatura de rocío y densidad del aire a la entrada

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eqadsat:=ha1=ha1ad;'ha'=h(T,w);ha1_:=subs(Adat,Wdat,T=Ta1,dat,h(T,w1)):'ha1'=evalf(%,2);'w'='w(phi,T,p)';w1:=evalf(subs(dat,w(phi1,Ta1,p0))):'w1'=evalf(%,2);w1ad:=evalf(subs(dat,w(1,Ta1ad,p0))):'w1ad'=evalf(%,2);ha1ad_:=subs(Adat,Wdat,T=Ta1ad,dat,h(T,w1ad)):'ha1ad'=evalf(%,2);phi1_:=subs(dat,solve(ha1_=ha1ad_,phi1)):'phi1'=evalf(%,2);w1_:=subs(phi1=phi1_,w1):'w1'=evalf(%,2);Tro_:=subs(dat,evalf(subs(phi1=phi1_,dat,solve(pv(T)=phi1*pv(Ta1),T)))):'Tro'=evalf(%,3);'Tro'=TKC(Tro_);eqETa:=rho=p/(R*T);eqETa_:=subs(p=p0,R=R[a],T=Ta1,Adat,dat,eqETa):evalf(%,2);eqma:=ma=Vdot*rho;eqma_:=subs(eqETa_,dat,eqma):evalf(%,2);

Error, invalid input: subs received phi1*exp(0.2000e-1*(-827.*Ta1+0.2315e6*K_)/(-1.*Ta1+39.*K_)), which is not valid for its 52nd argument

c) Temperaturas del freon 12 en los cambiadores de calor y gasto circulante.

>

T1_:=subs(dat,evalf(subs(dat,solve(p1=pvR12(T),T)))):'T1'=evalf(%,3);T3_:=subs(dat,evalf(subs(dat,solve(p2=pvR12(T),T)))):'T3'=evalf(%,3);eqBEevap:=mR12*(h1-h4)=ma*(ha1-ha2);h1_:=subs(R12dat,T=T1_,hv(T)):'h1'=evalf(%,2);h3_:=subs(dat,R12dat,T=T3_,hl(T)):'h3'=evalf(%,2);'ha'=h(T,w);w2_:=subs(dat,w(1,Ta2,p0)):'w2'=evalf(%,2);ha2_:=subs(Adat,Wdat,T=Ta2,dat,h(T,w2_)):'ha2'=evalf(%,2);eqBEevap_:=subs(phi1=phi1_,eqma_,dat,mR12*(h1_-h3_)=ma*(ha1_-ha2_)):'eqBEevap'=evalf(%,2);mR12_:=subs(dat,solve(eqBEevap_,mR12)):'mR12'=evalf(%,2);

d) Potencia consumida en la instalación.

>	T2:='T1*(p2/p1)^((gamma-1)/gamma)';T2_:=subs(T1=T1_,dat,R12dat,T2):'T2'=evalf(%,3);h2_:=subs(dat,R12dat,T=T2_,hv(T)):'h2'=evalf(%,2);W12:='mR12*c[p]*(T2-T1)';W12_:=subs(R12dat,dat,mR12_*c[p]*(T2_-T1_)):'W12'=evalf(%,2);

e) Estado del aire húmedo a la salida.

>	eqBEcond:=ma*c[pa]*(Ta3-Ta2)=mR12*(h2-h3);eqBEcond_:=subs(eqma_,Adat,dat,ma*c[pa]*(Ta3-Ta2)=mR12_*(h2_-h3_)):'eqBEcond'=evalf(%,2);Ta3_:=subs(dat,solve(eqBEcond_,Ta3)):'Ta3'=evalf(%,3);'Ta3'=TKC(Ta3_);

f) Temperatura de saturación adiabática a la salida.

>	'ha'=h(T,w);w3:=w2;w3_:=w2_:ha3_:=subs(Adat,Wdat,T=Ta3_,dat,h(T,w2_)):'ha3'=evalf(%,2);Ta3ad_:=fsolve(subs(Adat,Wdat,dat,SI0,ha3_=h(T,w(1,T,p0))),T=273..373)*K_:'Ta3ad'=evalf(%,3);'Ta3ad'=TKC(Ta3ad_);

>