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Se necesita evacuar 100 kW de un local durante el día, desde las 7 horas hasta las 19 horas, y nada durante la noche. Supóngase que la temperatura media exterior es de 30 ºC y la temperatura que se desea mantener en el interior es de 20 ºC. Se pide:
a) Potencia eléctrica que se necesitaría si se dispusiera de una máquina de Carnot, operando entre la temperatura interior y la exterior con saltos térmicos de 5 ºC en los cambiadores de calor. Estudiar si sería más rentable usar una gran masa de hielo fundente como acumulador de frío, que fuera regenerado usando una máquina de Carnot con 5 ºC de salto térmico, suponiendo que la electricidad nocturna cueste a mitad de precio que la diurna.
b) Potencia eléctrica que consumiría en el primer caso una máquina de R-12 con 5 ºC de salto térmico y 85% de rendimiento isoentrópico del compresor.

Datos:

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

>	su1:="CCl2F2":dat:=[Qref=100e3*W_,Ta=(30+273)*K_,Tb=(20+273)*K_,DT=5*K_,Th=(0+273)*K_,eta=0.8];

Esquema:

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>

Eqs. const.:

>	gdat:=get_gas_data(su1):ldat:=get_liq_data(su1):dat:=op(dat),gdat,ldat,Const,SI2,SI1:get_pv_data(su1):

a) Potencia eléctrica que se necesitaría si se dispusiera de una máquina de Carnot, operando entre la temperatura interior y la exterior con saltos térmicos de 5 ºC en los cambiadores de calor. Estudiar si sería más rentable usar una gran masa de hielo fundente como acumulador de frío, que fuera regenerado usando una máquina de Carnot con 5 ºC de salto térmico, suponiendo que la electricidad nocturna cueste a mitad de precio que la diurna.

>	Pele_dia:=Qref*(T3+DT-T4+DT)/(T4-DT);Pele_dia_:=subs(T3=Ta,T4=Tb,dat,Pele_dia):'Pele_dia'=evalf(%,2);Pele_noc:=subs(T3=Ta,T4=Th,dat,Pele_dia):'Pele_noc'=evalf(%,2);

i.e. como refrigerar el hielo cuesta más del doble, no compensa. Pero este resultado no es genérico; depende del caso (bastaría con que el salto térmico fuese mayor para cambiar el resultado).

b) Potencia eléctrica que consumiría en el primer caso una máquina de R-12 con 5 ºC de salto térmico y 85% de rendimiento isoentrópico del compresor.

>

T1_:=subs(dat,Tb-DT);p1_:=subs(dat,evalf(pv(T1_))):'p1'=evalf(%,2);T3_:=subs(dat,Ta+DT);p2_:=subs(dat,evalf(pv(T3_))):'p3'=evalf(%,2);h1_:=subs(dat,subs(dat,T=T1_,hv(T))):'h1'=evalf(%,2);T2s_:=subs(dat,T1_*(p2_/p1_)^((gamma-1)/gamma)):'T2s'=evalf(%,2);h2s_:=subs(dat,subs(dat,T=T2s_,hv(T))):'h2s'=evalf(%,3);h2_:=subs(dat,h1_+(h2s_-h1_)/eta):'h2'=evalf(%,3);h3_:=subs(dat,subs(dat,T=T3_,hl(T))):'h3'=evalf(%,2);mR12:=Qref/(h1-h4);mR12_:=subs(dat,Qref/(h1_-h3_)):'mR12'=evalf(%,2);PR12:='mR12'*(h2-h1);PR12_:=subs(dat,mR12_*(h2_-h1_)):'PR12'=evalf(%,3);

i.e. una máquina práctica de refrigeración (no la de Carnot de 7 kW) consumiría unos 11 kW.

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