Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (20 %) Vapor saturado a
é injetado a uma taxa de
em uma corrente de ar de
e a
- TBS, e
- TBU, para a pressão atmosférica de
. Determinar o estado do ar na saída da corrente e comentar o resultado.
Passo 1
Beleza, olha o que a questão tá pedindo: a gente tem duas correntes que se misturam – vapor de água saturado a 100 °C (0,01 kg/s) e ar a 28 °C (1,0 kg/s) com ponto de orvalho 11,9 °C, tudo na pressão atmosférica (101,325 kPa). A matéria envolvida é psicometria (mistura de ar e vapor), e vamos usar balanço de massa (para a água) e energia (para determinar a temperatura de mistura). Também precisamos saber como achar a razão de umidade a partir do ponto de orvalho e como calcular entalpias de ar úmido.
Passo 2
Primeiro, converte o ponto de orvalho (11,9 °C) na razão de umidade do ar de entrada, ω₁.
Teoria rápida: ponto de orvalho é a temperatura em que a pressão de vapor do ar é igual à pressão de saturação. Então
Teoria rápida: ponto de orvalho é a temperatura em que a pressão de vapor do ar é igual à pressão de saturação. Então
- calcula
. Pela tabela, dá aproximadamente
- a razão de umidade é
Passo 3
Faz o balanço de massa de água para achar a razão de umidade de saída, ω₂.
– Água que já tinha no ar: , então água inicial é
.
– Água injetada: 0,01 kg/s (toda no estado de vapor).
Então, total de água por kg de ar seco na saída é
– Água que já tinha no ar:
– Água injetada: 0,01 kg/s (toda no estado de vapor).
Então, total de água por kg de ar seco na saída é
Passo 4
Agora, faz o balanço de energia (adiabático) pra achar a temperatura de mistura,
.
- Entalpia do ar úmido de entrada,
. Com referência em 0 °C: -
-
-
(calor latente à 0 °C)
-
-
Entalpia do vapor injetado (saturado a 100 °C):
Pela tabela,. -
Energia total por kg de ar seco após mistura:
- Relaciona
com :
Substituindo números:
Desenvolvendo:
Passo 5
Confere se não saturou:
- Pressão de saturação a 29,3 °C é uns 4,1 kPa
-
Como, continua ar úmido (não condensou).
Para achar a umidade relativa:
Resposta
A mistura sai com aproximadamente
• Temperatura do bulbo seco
• Razão de umidade
• Umidade relativa .
Ou seja, o ar aqueceu só um tiquinho (de 28 °C pra ~29,3 °C) e ficou mais úmido, mas ainda não chegou a condensar.
• Temperatura do bulbo seco
• Razão de umidade
• Umidade relativa
Ou seja, o ar aqueceu só um tiquinho (de 28 °C pra ~29,3 °C) e ficou mais úmido, mas ainda não chegou a condensar.