Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (20 %) Em um resfriador evaporativo entra ar a
e
de umidade relativa com uma vazão de
. Vapor de água sai do resfriador a
. água é adicionada a uma almofada encharcada do resfriador com um líquido a
e evapora totalmente no ar úmido. Não há transferência de calor para a vizinhança, e a pressão se mantém constante durante todo processo. Nestas condições determinar o que se pede e comentar os resultados:
a) A vazão mássica que alimenta a almofada encharcada, em
;
a) A vazão mássica que alimenta a almofada encharcada, em
Passo 1
Resumo do enunciado:
– Temos um resfriador evaporativo onde o ar entra a T₁=37,8 °C, φ₁=10 % e vazão volumétrica de 141,6 m³/min.
– O ar sai saturado (φ₂=100 %) a T₂=21,1 °C.
– Água é borrifada a 21,1 °C e evapora totalmente no ar.
– Não há troca de calor com o ambiente (processo adiabático) e a pressão é constante (1 atm).
– Temos um resfriador evaporativo onde o ar entra a T₁=37,8 °C, φ₁=10 % e vazão volumétrica de 141,6 m³/min.
– O ar sai saturado (φ₂=100 %) a T₂=21,1 °C.
– Água é borrifada a 21,1 °C e evapora totalmente no ar.
– Não há troca de calor com o ambiente (processo adiabático) e a pressão é constante (1 atm).
Conteúdo da matéria: psicrometria (relações entre temperatura, pressão de vapor e razão de mistura), equação de estado do gás‐seco, balanço de massa de vapor.
O que vamos precisar:
- Tabelas ou correlações para achar pressão de saturação
; - Definição de umidade relativa
; - Razão de mistura
; - Densidade do ar seco
; - Balanço de massa de água no fluxo de ar:
.
Passo 2
Calcular pressão de vapor na entrada (pₜ=1 atm=101,325 kPa):
– Primeiro achar kPa (tabela de vapor d’água).
– Como φ₁=0,10, fica
– Primeiro achar
– Como φ₁=0,10, fica
Passo 3
Calcular razão de mistura na entrada
:
– Pressão do ar seco .
– Fórmula da razão de mistura:
– Pressão do ar seco
– Fórmula da razão de mistura:
Passo 4
Calcular vazão mássica de ar seco
:
- Converter vazão volumétrica:
$$141{,}6;\frac{m^3}{\min}
= \frac{141{,}6}{60}\approx 2{,}36;\frac{m^3}{s}.
\rho_a = \frac{p_{d1}\times10^3}{R_d,T_1}
= \frac{100{,}648\times10^3}{287;\times310{,}95}
\approx1{,}128;\frac{kg}{m^3}.
\dot m_a = \rho_a \times V̇
= 1{,}128 \times 2{,}36
\approx2{,}66;\frac{kg ar seco}{s}.$$
Passo 5
Calcular razão de mistura na saída
:
– No ponto de saída air está saturado a T₂=21,1 °C, então kPa.
– kPa.
– Razão de mistura:
– No ponto de saída air está saturado a T₂=21,1 °C, então
–
– Razão de mistura:
$$w_2 =0{,}622,\frac{2{,}58}{98{,}745}
\approx0{,}01628;kg vapor/kg ar seco.$$
Passo 6
Balanço de massa de vapor de água (todo o acréscimo de
vem da água adicionada):
Resposta
A vazão mássica de água que alimenta a almofada é cerca de