Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (20 %) Um sistema de condicionamento de ar toma ar externo a 10( ^circ C) e 30(%) de umidade relativa, a uma vazão constante de 45(m^3 / min), é condicionado até 25( ^circ C) e 60(%) de umidade relativa. Primeiro, o ar externo é aquecido até 22( ^circ C) e, em seguida, umidificado pela injeção de vapor dágua na seção de umidificação. Considerando que o processo ocorra a pressão de 100 (kPa), determinar o que se pede e comentar os resultados:
(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 .

Passo 2

Primeiro, a gente calcula a vazão mássica de ar seco ( rho = pR,T = 100;kPa0,287;tfrackJkg·K;times;283,15;K approx 1,23;kgm^3 ).
  1. Densidade do ar na entrada (10 °C = 283,15 K), usando gás ideal:
dot m = rho ;times; 45;m^3min approx 1,23 times 45 = 55,35;kgmin
  1. Vazão volumétrica é 45 m³/min, logo a vazão mássica é
dot m = 55,3560 approx 0,9225;kgs
Em unidades de SI (kg/s):

Passo 3

Agora usamos calor sensível:
Qdot = dot m ;cp;De
Onde Qdot = 0,9225;kgs times 1,005;kJkg·K times 12;K approx 11,1;kW do ar ≃ 1,005 kJ/(kg·K) e K.

Resposta

A taxa de calor fornecida na seção de aquecimento é de aproximadamente
boxed11,1;kW
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.

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