Uma corrente de ar a
e
de umidade relativa é umidificada em uma coluna de pulverização adiabática que opera a
. O ar na saída deve ter uma umidade relativa de
. Determine: a) a umidade absoluta e a temperatura de saturação adiabática do ar na entrada.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos diz que temos uma corrente de ar a
com
de umidade relativa, e essa corrente passa por uma coluna de pulverização adiabática a uma pressão de
. Na saída, a umidade relativa deve ser
. Nosso objetivo aqui é encontrar a umidade absoluta e a temperatura de saturação adiabática do ar na entrada. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de umidade relativa, umidade absoluta e processos adiabáticos na termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre umidade relativa e umidade absoluta. A umidade relativa (
) é a relação entre a quantidade atual de vapor d’água no ar e a quantidade máxima que o ar pode reter naquela temperatura, expressa em porcentagem. A umidade absoluta (
) é a quantidade real de vapor d’água presente no ar, geralmente medida em kg de vapor por kg de ar seco.
Passo 3
Para encontrar a umidade absoluta na entrada, usamos a relação entre umidade relativa e pressão parcial do vapor d’água. A pressão de saturação de vapor d’água (
) na temperatura de
pode ser encontrada em tabelas de propriedades do vapor d’água. Vamos supor que
para
.
Passo 4
A pressão parcial do vapor d’água na entrada (
) é dada por:
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora, para calcular a umidade absoluta (
), usamos a fórmula:
Onde
é a pressão total (1 atm = 101.325 kPa). Substituindo os valores:
Passo 6
Para encontrar a temperatura de saturação adiabática na entrada, precisamos considerar que o processo é adiabático, ou seja, sem troca de calor com o ambiente. Em processos adiabáticos de saturação, a temperatura de saturação permanece constante. Assim, a temperatura de saturação adiabática na entrada é a mesma da temperatura inicial, que é
.
Resposta
a) A umidade absoluta do ar na entrada é aproximadamente
e a temperatura de saturação adiabática do ar na entrada é
.