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Se propone el siguiente modelo para analizar un accidente en una sala de máquinas. Un recinto cerrado de 100 m3, conteniendo aire a 27 ºC y 100 kPa, recibe la descarga súbita de un depósito interior de 2 m3 de aire a 100 ºC y 1 MPa. Se pide:

a) Masa de aire inicial en el recinto y en el depósito.

b) Estado termodinámico en el recinto tras la descarga por rotura (mezclado total de ambos contenidos).

c) Estado termodinámico en el recinto tras la descarga por válvula (no entra aire al depósito).

d) Exergía del depósito respecto al ambiente de la cámara de máquinas.

Datos:

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

>	su:="Aire":dat:=[V1=(100-2)*m_^3,V2=2*m_^3,T1=300*K_,p1=1e5*Pa_,V2=2*m_^3,T2=373*K_,p2=1e6*Pa_];

Esquema:

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>

Eqs. const.:

>	eqET:=subs(eq1_11,eq1_12);eqEE:=eq1_16;gdat:=get_gas_data(su):dat:=op(dat),Const,gdat,SI2,SI1:

a) Masa de aire inicial en el recinto y en el depósito.

>	m1:=p1*V1/(R*T1);m2:=p2*V2/(R*T2);m1_:=subs(dat,m1);m2_:=subs(dat,m2):'m2'=evalf(%,3);

b) Estado termodinámico en el depósito tras la descarga por rotura (mezclado total de ambos contenidos).

>	eqBE_:='m1*cv*T1+m2*cv*T2=(m1*cv+m2*cv)*Tf';Tf:=subs(dat,solve(eqBE_,Tf));pf:=subs(dat,(m1+m2)*R*Tf/(V1+V2)):'pf'=evalf(%,3);

c) Estado termodinámico en el depósito tras la descarga por válvula (no entra aire al depósito).

>	Tf:='Tf':pf:='pf':eqBE_:='m1*c[v]*T1+m2*c[v]*T2=(pf*V1+pf*V2)/(gamma-1)';pf_:=subs(dat,solve(eqBE_,pf)):'pf_'=evalf(%,3);

>	T2f:=T2*(pf/p2)^((gamma-1)/gamma);T2f_:=subs(pf=pf_,dat,T2f):'T2f'=evalf(%,3);m2f:=pf*V2/(R*T2f);m2f_:=subs(pf=pf_,dat,m2f);m1f_:=subs(dat,m1+m2-m2f_);T1f_:=subs(m1f=m1f_,pf=pf_,dat,solve(m1*c[v]*T1+m2*c[v]*T2=m1f*c[v]*T1f+m2f*c[v]*T2f,T1f));

d) Exergía del depósito respecto al ambiente de la cámara de máquinas.

>	Phi:=subs(dat,evalf(subs(dat,m2*c[v]*(T2-T1)+p1*(V2-V2*(p2/p1)/(T2/T1))-T1*m2*(c[p]*ln(T2/T1)-R*ln(p2/p1))))):'Phi'=evalf(%/(1e6*J_/MJ_));

>