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:
(b) A vazão mássica de vapor necessária na seção de umidificação.
(b) A vazão mássica de vapor necessária na seção de umidificação.
Passo 1
Beleza, a questão é de psicrometria (tratamento de ar). Temos um fluxo de ar externo a 10 °C e 30 % de UR, volumetricamente 45 m³/min, a 100 kPa. Primeiro aquecemos só o ar até 22 °C (sem mudar a umidade), depois injetamos vapor pra chegar a 25 °C e 60 % de UR. O que pedem: a vazão mássica de vapor d’água que preciso injetar.
O que vamos usar:
O que vamos usar:
- Tabela de pressão de saturação da água (
). - Fórmula da razão de umidade (
). - Equação dos gases ideais pra achar
. - Balanço de massa de água entre ar seco e vapor injetado.
Passo 2
Calcular a razão de umidade inicial (antes do aquecimento).
-
. - Pressão parcial de vapor:
3. Razão de umidade inicial:
$$\omega_1=0{,}622;\frac{p_{v1}}{p-p_{v1}}
=0{,}622;\frac{0{,}3681}{100-0{,}3681}
\approx0{,}00230;\mathrm{kg_{vap}/kg_{ar}}.$$
Passo 3
Como o ar só é aquecido até 22 °C sem adicionar vapor, a umidade específica não muda:
Passo 4
Calcular a razão de umidade no estado final (25 °C, 60 % UR).
-
. -
.
Passo 5
Calcular a vazão mássica de ar seco usando a equação dos gases ideais:
- V volumétrica:
. -
, , .
Passo 6
A vazão de vapor necessária é o que aumenta a razão de umidade do ar:
Resposta
A vazão mássica de vapor d’água na seção de umidificação é aproximadamente