Encontrar a potência de refrigeração necessária para processar um fluxo de ar com temperatura de bulbo seco igual à
e umidade relativa igual à
. O ar passa por uma I serpentina de refrigeração com vazão volumétrica igual à
e é processado até uma condição final de saturação com temperatura de bulbo seco igual à
[American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, 2009]. Determinar também a vazão de água retirada.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa encontrar a potência de refrigeração necessária para tratar um fluxo de ar que começa com temperatura de bulbo seco de
e umidade relativa de
. O ar passa por uma serpentina de refrigeração até chegar numa condição saturada de
. Além disso, vamos determinar a vazão de água que será retirada nesse processo. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica do ar e propriedades psicrométricas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as condições iniciais e finais do ar. Na condição inicial, o ar está a
com
de umidade relativa. Na condição final, o ar é resfriado até
e atinge saturação, ou seja,
de umidade relativa. Precisamos encontrar as propriedades específicas do ar nessas duas condições, como a massa de água presente.
Passo 3
Vamos utilizar a tabela psicrométrica para encontrar a massa de água por unidade de ar (umidade absoluta) nas condições inicial e final. Na condição inicial (
e
UR), a umidade absoluta é aproximadamente
. Na condição final (
e saturado), a umidade absoluta é cerca de
.
Passo 4
Agora, vamos calcular a massa de ar passando pela serpentina por segundo. Sabemos que a vazão volumétrica é
. Considerando a densidade do ar seco a
como aproximadamente
, a massa de ar por segundo é:
Passo 5
Vamos calcular a diferença de umidade absoluta entre as condições inicial e final:
Essa diferença representa a massa de água que será removida por kg de ar seco.
Passo 6
Para encontrar a vazão de água retirada, multiplicamos a diferença de umidade pela massa de ar por segundo:
Convertendo para litros por hora:
Passo 7
Agora, vamos calcular a potência de refrigeração necessária. Usamos a fórmula:
Onde:
-
-
(capacidade calorífica do ar) -
Substituindo os valores:
Convertendo para kW:
Resposta
A potência de refrigeração necessária é de aproximadamente
e a vazão de água retirada é de cerca de
.