> restart;#"m6_p01"

Para suavizar los cambios de temperatura en un campo de cultivo se ha pensado situar en él un acumulador de energía térmica consistente en un depósito rígido de 20 m3 lleno con 800 kg de R 12. Sabiendo que la temperatura del acumulador puede variar entre 0 °C y 30 °C, se pide:

a) Determinar los estados del R 12.

b) El calor acumulado.

Datos:

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

> su:="CCl2F2":dat:=[V=20*m_^3,m=800*kg_,T1=(0+273)*K_,T2=(30+273)*K_];

`:=`(dat, [V = `+`(`*`(20, `*`(`^`(m_, 3)))), m = `+`(`*`(800, `*`(kg_))), T1 = `+`(`*`(273, `*`(K_))), T2 = `+`(`*`(303, `*`(K_)))])

Esquema:

> `:=`(Sistemas, [dep])

> `:=`(Estados, [1, 2])

Eqs. const.:

> eqETg:=subs(eq1_11,eq1_12);gdat:=get_gas_data(su):ldat:=get_liq_data(su):get_pv_data(su):dat:=op(dat),Const,gdat,ldat,SI2,SI1:

`:=`(eqETg, `/`(`*`(m), `*`(V)) = `/`(`*`(p), `*`(`*`(R, `*`(T)))))

a) Determinar los estados del R 12.

> pv1:=subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T1)))):'pv1'=evalf(%/(1e3*Pa_/kPa_),3);pv2:=subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T2)))):'pv2'=evalf(%/(1e3*Pa_/kPa_),3);v:=V/m;v_:=evalf(subs(dat,v),3);vliq:=1/rho;vliq_:=evalf(subs(dat,vliq)):'vliq'=evalf(%,1);vvap1_:=subs(T=T1,p=pv1,dat,1/solve(eq1_12,rho)):'vvap1'=evalf(%,3);vvap2_:=subs(T=T2,p=pv2,dat,1/solve(eq1_12,rho)):'vvap2'=evalf(%,3);

pv1 = `+`(`*`(310., `*`(kPa_)))

pv2 = `+`(`*`(746., `*`(kPa_)))

`:=`(v, `/`(`*`(V), `*`(m)))

`:=`(v_, `+`(`/`(`*`(0.250e-1, `*`(`*`(`^`(m_, 3)))), `*`(kg_))))

`:=`(vliq, `/`(1, `*`(rho)))

vliq = `+`(`/`(`*`(0.8e-3, `*`(`*`(`^`(m_, 3)))), `*`(kg_)))

vvap1 = `+`(`/`(`*`(0.606e-1, `*`(`*`(`^`(m_, 3)))), `*`(kg_)))

vvap2 = `+`(`/`(`*`(0.279e-1, `*`(`*`(`^`(m_, 3)))), `*`(kg_)))

luego en ambos casos está bifásico (con el MP):

> eq1:=v=(1-x)*vliq+x*vvap;x1:=solve(subs(vvap=vvap1_,dat,eq1),x):'x1'=evalf(%,2);x2:=solve(subs(vvap=vvap2_,dat,eq1),x):'x2'=evalf(%,2);

`:=`(eq1, `/`(`*`(V), `*`(m)) = `+`(`/`(`*`(`+`(1, `-`(x))), `*`(rho)), `*`(x, `*`(vvap))))

x1 = .41

x2 = .89

b) El calor acumulado.

> Q12:=m*(u2-u1);Q12:='m*(h2-h1-(V/m)*(pv2-pv1))';hbif:=(1-x)*hl(T)+x*hv(T);h1:=subs(dat,T=T1,x=x1,dat,hbif):'h1'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);h2:=subs(dat,T=T2,x=x2,dat,hbif):'h2'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);Q12_:=subs(dat,Q12):'Q12'=evalf(%/(1e6*J_/MJ_),2);

`:=`(Q12, `*`(m, `*`(`+`(u2, `-`(u1)))))

`:=`(Q12, `*`(m, `*`(`+`(h2, `-`(h1), `-`(`/`(`*`(`*`(V, `*`(`+`(pv2, `-`(pv1))))), `*`(m)))))))

`:=`(hbif, `+`(`*`(`+`(1, `-`(x)), `*`(c, `*`(`+`(T, `-`(T[f]))))), `*`(x, `*`(`+`(`*`(c, `*`(`+`(T[b], `-`(T[f])))), h[lv0], `*`(c[p], `*`(`+`(T, `-`(T[b])))))))))

h1 = `+`(`/`(`*`(326., `*`(kJ_)), `*`(kg_)))

h2 = `+`(`/`(`*`(419., `*`(kJ_)), `*`(kg_)))

Q12 = `+`(`*`(66., `*`(MJ_)))

Fram DATA:

> pv1:=309*kPa_;pv2:=745*kPa_;x1:=0.442;x2:=`vapor sobrecalentado`;p2:=708*kPa_;u1:=95.7*kJ_/kg_:u2:=184*kJ_/kg_:Q12_:=subs(dat,m*(u2-u1)):'Q12'=evalf(%/(1e3*kJ_/MJ_),2);;

`:=`(pv1, `+`(`*`(309, `*`(kPa_))))

`:=`(pv2, `+`(`*`(745, `*`(kPa_))))

`:=`(x1, .442)

`:=`(x2, `vapor sobrecalentado`)

`:=`(p2, `+`(`*`(708, `*`(kPa_))))

Q12 = `+`(`*`(71., `*`(MJ_)))

>