>	restart;#"m6_p03"

En un recipiente cilíndrico vertical, de 10 cm de diámetro y 30 cm de altura, rígido y aislado térmicamente del exterior, hay inicialmente 1 cm de agua líquida en equilibrio con su vapor a 200 kPa, pudiendo comunicar a través de una válvula (inicialmente cerrada) con un gran depósito de agua (líquida o vapor), mantenido a 300 kPa y temperatura To. A partir de un cierto instante se abre un poco la válvula. Se pide:

a) Volumen, temperatura, masa de líquido, masa de vapor y fracción másica inicial.

b) Ecuación integrada del balance energético del recipiente.

c) Sucesión de estados de equilibrio interno en el recipiente, en función de la masa que hay en cada instante, m, y la temperatura de entrada, To.

Datos:

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

>	su:="H2O":dat:=[Di=0.1*m_,L=0.3*m_,z1=0.01*m_,p1=200e3*Pa_,p9=300e3*Pa_]:dat:=[op(dat),A=evalf(Pi*subs(dat,Di)^2/4)];

Esquema:

>

>

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:

a) Volumen, temperatura, masa de líquido, masa de vapor y fracción másica inicia

>

T1_:=subs(dat,solve(subs(dat,pv(T)=p1),T)):'T1'=evalf(%,3);T9v_:=subs(dat,solve(subs(dat,pv(T)=p9),T)):'T1'=evalf(%,3);V_:=subs(dat,A*L):'V'=evalf(%,4);Vliq1_:=subs(dat,A*z1):'Vliq1'=evalf(%,2);mliq1_:=subs(dat,rho*Vliq1_):'mliq'=evalf(%,3);mvap1_:=subs(dat,subs(p=p1,T=T1_,V=A*(L-z1),solve(eqETg,m))):'mvap1'=evalf(%,2);m1_:=mliq1_+mvap1_:'m1'=evalf(%,3);x1_:=mvap1_/m1_:'x1'=evalf(%,2);mliq2_:=subs(dat,rho*A*L):'mliq2'=evalf(%,3);mliq2data_:=2.23*kg_;

b) Ecuación integrada del balance energético del recipiente.

>	eqBE:=m2*u2-m1*u1=h9*(m2-m1);eqBE:=m2*(hliq2+x2*(hlv2-R*T2))-m1*(hliq1+x1*(hlv1-R*T1))=h9*(m2-m1);eqBE:=subs(dat,SI0,m2*(subs(T=T2,subs(dat,hl(T))+x2*(subs(T=T2,subs(dat,hlv(T)))-R*T2)))-m1_*(subs(T=T1_,subs(dat,hl(T))+x1_*(subs(T=T1_,subs(dat,hlv(T)))-R*T1_)))=h9*(m2-m1_)):evalf(%,3);

>	x2:=subs(dat,SI0,T=T2,solve(subs(p=pv(T),A*L/m2=(1-x)/rho+x*R*T2/p),x)):'x2'=evalf(%,2);

>	T9:=300:'T9'=evalf(%*K_,3);h9:=subs(dat,SI0,subs(T=T9,subs(dat,hl(T)))):'h9'=evalf(%/1000*kJ_/kg_,3);p300:=plot(solve(eqBE,m2),T2=300..T1_/K_,mass=m1_/kg_..mliq2_/kg_,color=black):

>	T9:=340:'T9'=evalf(%*K_,3);h9:=subs(dat,SI0,subs(T=T9,subs(dat,hl(T)))):'h9'=evalf(%/1000*kJ_/kg_,3);p340:=plot(solve(eqBE,m2),T2=300..410,mass=m1_/kg_..mliq2_/kg_,color=black):

>	T9:=380:'T9'=evalf(%*K_,3);h9:=subs(dat,SI0,subs(T=T9,subs(dat,hl(T)))):'h9'=evalf(%/1000*kJ_/kg_,3);p380:=plot(solve(eqBE,m2),T2=300..410,mass=m1_/kg_..mliq2_/kg_,color=black):

>	T9:=T9v_:'T9'=evalf(%,3);h9:=subs(dat,SI0,subs(T=T9,subs(dat,hl(T)))):'h9'=evalf(%/1000*kJ_/kg_,3);p405:=plot(solve(eqBE,m2),T2=300..410,mass=m1_/kg_..mliq2_/kg_,color=black):

>	with(plots):display([p300,p340,p380,p405]);

Warning, the name changecoords has been redefined

>