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:
b) A umidade relativa do ar na saída do resfriador evaporativo.
b) A umidade relativa do ar na saída do resfriador evaporativo.
Passo 1
Então, o que temos aqui é um resfriador evaporativo (matéria: psicrometria básica).
Entra ar seco a 37,8 °C e 10 % de UR (umidade relativa), sai ar a 21,1 °C e passa por uma almofada encharcada onde a água a 21,1 °C evapora totalmente no ar. Processo sem transferência de calor para fora e à pressão constante.
O que vamos precisar:
Entra ar seco a 37,8 °C e 10 % de UR (umidade relativa), sai ar a 21,1 °C e passa por uma almofada encharcada onde a água a 21,1 °C evapora totalmente no ar. Processo sem transferência de calor para fora e à pressão constante.
O que vamos precisar:
- Definição de umidade relativa:
, - Entender que, num resfriador evaporativo ideal, o ar sai praticamente saturado (equilíbrio com a camada de água).
Passo 2
Lembrete da teoria:
- O vapor de água presente no ar exerce uma pressão parcial
. - A pressão de saturação
é a pressão máxima que o vapor de água pode exercer a dada temperatura . - A umidade relativa
é a razão entre essas pressões:
Se o ar estiver saturado,
Passo 3
No resfriador evaporativo ideal, a água acrescentada evapora até que o ar alcance o equilíbrio de vapor com a superfície líquida a 21,1 °C. Ou seja, a pressão parcial de vapor na saída é exatamente a pressão de saturação à temperatura de saída:
Passo 4
Aplicando a definição de umidade relativa na saída:
$$\phi_{\rm saída}=\frac{p_v}{p_{v,sat}(21{,}1,°!C)}
=\frac{p_{v,sat}(21{,}1,°!C)}{p_{v,sat}(21{,}1,°!C)}=1,. $$
Resposta
A umidade relativa do ar na saída do resfriador evaporativo é 100 %.