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En un depósito adiabático hay 100 kg de agua inicialmente a 40 ºC comunicando con la atmósfera, que está a 15 ºC y 90 kPa. En un cierto instante se sumerge en el agua una botella de butano, de hierro, de 15 kg de masa total y 25 litros de capacidad, conteniendo 5 kg de butano a temperatura ambiente. Se pide:

a) Presión inicial de la botella.

b) Fracciones volumétrica y másica iniciales de vapor en el interior.

c) Establecer el balance energético del conjunto.

d) Determinar las condiciones finales.

Datos:

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

>	su1:="H2O":su2:="C4H10":su3:="Hierro_fundido":dat:=[mw=100*kg_,T0w=(40+273)*K_,p0=90e3*Pa_,mb=5*kg_,mf=10*kg_,V=.025*m_^3];

Esquema:

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Eqs. const.:

>	eqETg:=subs(eq1_11,eq1_12);eqEE:=eq1_16;Wdat:=get_liq_data(su1):gdat:=get_gas_data(su2):ldat:=get_liq_data(su2):sdat:=get_sol_data(su3):dat:=op(dat),gdat,ldat,cw=cw_,cf=cf_,Const,SI2,SI1:get_pv_data(su2):

a) Presión inicial de la botell

>	p1_:=subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T0)))):'p1'=evalf(%,2);

b) Fracciones volumétrica y másica iniciales de vapor en el interior

>

eqvx:=V/m=1/rho+x*(R*T/p-1/rho);Vl_:=subs(dat,mb/rho):'V1'=evalf(%,2);Vv_:=subs(dat,V-Vl_):'Vv'=evalf(%,2);mv_:=subs(dat,p1_*Vv_/(R*T0)):'mv'=evalf(%,2);Vvpercent_:=subs(dat,Vv_/V):'Vvpercent'=evalf(%,2);xappr_:=subs(dat,mv_/mb):'xappr'=evalf(%,3);xexac_:=evalf(solve(subs(p=p1_,T=T0,m=mb,dat,eqvx),x)):'xexact'=evalf(%,3);

c) Establecer el balance energético del conjunto

>	eqEB:=mw*cw*(T0w-T)=mf*cf*(T-T0)+mb*c*(T-T0);T2_:=evalf(subs(cw=subs(Wdat,c),cf=subs(dat,c),dat,solve(eqEB,T))):'T2'=evalf(%,3);p2_:=subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T2_)))):'p2'=evalf(%,2);x2:=evalf(solve(subs(p=p2_,T=T2_,m=mb,dat,eqvx),x)):'x2'=evalf(%,2);

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