Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (20 %) Um sistema de condicionamento de ar toma ar externo a
e
de umidade relativa, a uma vazão constante de
, é condicionado até
e
de umidade relativa. Primeiro, o ar externo é aquecido até
e, em seguida, umidificado pela injeção de vapor dágua na seção de umidificação. Considerando que o processo ocorra a pressão de 100
, determinar o que se pede e comentar os resultados:
(a) A taxa de calor fornecida ao ar na seção de aquecimento;
(a) A taxa de calor fornecida ao ar na seção de aquecimento;
Passo 1
Beleza, aqui o enunciado pede pra gente olhar um sistema de ar-condicionado que toma ar externo (10 °C, 30 % de UR) a 45 m³/min, esquenta até 22 °C e depois umidifica até 25 °C e 60 % de UR (tudo a 100 kPa). A parte (a) quer saber só a taxa de calor (potência térmica) que a gente precisa fornecer na seção de aquecimento.
Conteúdo envolvido: propriedades do ar (modelo de gás ideal), cálculo de vazão mássica e calor sensível com .
Conteúdo envolvido: propriedades do ar (modelo de gás ideal), cálculo de vazão mássica e calor sensível com
Passo 2
Primeiro, a gente calcula a vazão mássica de ar seco (
).
- Densidade do ar na entrada (10 °C = 283,15 K), usando gás ideal:
- Vazão volumétrica é 45 m³/min, logo a vazão mássica é
Em unidades de SI (kg/s):
Passo 3
Agora usamos calor sensível:
Onde
do ar ≃ 1,005 kJ/(kg·K) e
K.
Resposta
A taxa de calor fornecida na seção de aquecimento é de aproximadamente
Comentando: esse valor é razoável para um fluxo de ar moderado e elevações de temperatura não muito grandes — dá pra ter ideia do tamanho do trocador de calor que você precisaria.