>	restart:#"m15_p34"

>	read`../therm_chem.m`:with(therm_chem);with(therm_proc):

Se trata de calentar un local de 30*30*5 m3 con una estufa donde se quema un combustible de fórmula aproximada C9H18 para mantenerlo a 20 ºC en un ambiente a 5 ºC, compensando las pérdidas por las paredes y el techo (despreciar la contribución del suelo) y el efecto de la renovación del aire interior. Los valores aplicables son hexterior=25 W.m-2.K-1, hinterior=20 W.m-1.K-1, kpared=1 W.m-1.K-1, epared=0,3 m, Rtecho=0,5 m2.K/W y renovación total del aire cada 3 horas. Se pide:

a) Calcular el poder calorífico del combustible y el gasto másico necesario.

b) Calcular la concentración media de CO2 en el local.

c) Calcular la humedad del aire a la salida, sabiendo que a la entrada es de un 80%, y comparar con el valor que se obtendría sin tener en cuenta la combustión.

Datos:

>	su1:="Aire":su2:="H2O":dat:=[L1=30*m_,L2=30*m_,L3=5*m_,u=9,v=18,w=0,o=0,y=0,T1=(20+273)*K_,T0=(5+273)*K_,h[e]=25*W_/(m_^2*K_),h[i]=20*W_/(m_^2*K_),k[wall]=1*W_/(m_*K_),L[wall]=0.3*m_,r[ceil]=0.5*m_^2*K_/W_,t[renov]=3*3600*s_,phi0=0.7];

Esquema:

Eqs. const.:

>	Adat:=get_gas_data(su1):Wdat:=get_gas_data(su2),get_liq_data(su2):get_pv_data(su2):dat:=op(dat),op(subs(g=g0,[Const])),Adat,SI2,SI1:Mf_:=evalf(subs(dat,(u*12+v*1+w*16+o*14))/1000)*kg_/mol_:'M[f]'=evalf(%);

a) Calcular el poder calorífico del combustible y el gasto másico necesario.

Tomaremos régimen estacionario, indicando el tiempo de renovación el flujo de aire.

>	ma:=rho*V/t[renov];ma_:=subs(p=p0,T=T1,dat,rhs(eq1_12)*L1*L2*L3/t[renov]);na_:=subs(Adat,ma_/M);eq:=eqMIX(a*(9*C+9*H2)+a*A[0]*(c21*O2+c79*N2)=[3,4,6]);sol1_:=solve(subs(dat,{eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN}),{a,A[0],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[6]]});PCI_:=subs(sol1_,PCI(eq)/a);

Qnecesario

>

Qlost:=(T1-T0)/Rtotal;Rtotal:=1/(1/R[w]+1/R[ceil]);R[w]:=(1/h[e]+L[wall]/k[wall]+1/h[i])/(2*(L1*L3+L2*L3));R[ceil]:=r[ceil]/(L1*L2);Qlost_:=subs(dat,Qlost);Q[wall]:=subs(dat,(T1-T0)/R[w]);Qcell:=subs(dat,(T1-T0)/R[ceil]);nf:='Qlost/PCI';nf_:=subs(dat,Qlost_/PCI_);mfmas_:=nf_*Mf_;mfmas_h:=mfmas_*3600*s_/h_;

b) Calcular la concentración media de CO2 en el local.

>	A_:=na_/nf_;x[H2O,atm]:=solve(eq8_4,x[v]);x[H2O,atm]:=subs(dat,eval(subs(p[v]=pv,T=T0,p=p0,phi=phi0,dat,solve(eq8_4,x[v]))));eq:=eqMIX(a*(9*C+9*H2)+a*A_*(c21*O2+c79*N2)+a*A_*x[H2O,atm]*H2O=[2,3,4,6]);sol1_:=solve(subs(dat,{eqNX,eqBC,eqBH,eqBO,eqBN}),{a,x[Comp[2]],x[Comp[3]],x[Comp[4]],x[Comp[6]]});

i.e. x[CO2] medio en régimen estacionario es del 0,46% (el del ambiente era 0,03% y lo hemos despreciado). También se podía haber hecho repartiendo el CO2 generado en el t[renov] por todo el volumen.

c) Calcular la humedad del aire a la salida, sabiendo que a la entrada es de un 80%, y comparar con el valor que se obtendría sin tener en cuenta la combustión.

Si el Q es sin comb. la w=cte y la phi bajaría mucho, pero con la combustión no baja tanto.

>	eq_w_atm:=eq8_8;w_:=subs(dat,eval(subs(phi=phi0,p[v]=pv,p=p0,T=T0,dat,rhs(eq_w_atm))));eq_phi:=eq8_7;eq_phi_:=subs(dat,eval(subs(w=w_,p[v]=pv,p=p0,T=T1,dat,rhs(eq_phi))));eq_phi:=eq8_4;eq_phi_:=subs(dat,eval(subs(x[v]=x[H2O],sol1_,p[v]=pv,T=T1,p=p0,dat,eq_phi))):evalf(%,2);

>