Ar entra em um lavador a uma temperatura de 100 F (TBS) e 65 F (TBU), e sai a 70 F (TBS). A pressão barométrica é 14.3 psia. Sem usar a carta psicrométrica, responda :
(a) calcule a umidade relativa do ar na saída do lavador
(b) Se a vazão mássica de ar através do lavador é
, calcule a taxa no qual a água está sendo adicionada ao ar.
(a) calcule a umidade relativa do ar na saída do lavador
(b) Se a vazão mássica de ar através do lavador é
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz que temos um “lavador” (uma espécie de saturador adiabático) onde:
• Ar entra com TBS (bulbo seco) = 100 °F e TBU (bulbo úmido) = 65 °F
• Sai com TBS = 70 °F
• Pressão barométrica = 14,3 psia
Precisamos (a) da umidade relativa na saída e (b) a vazão de água adicionada, sabendo que a vazão mássica de ar seco é 3000 lbm/h.
Conteúdo: psicrometria (razão de umidade, balanço de energia em saturador adiabático, pressão de vapor d’água).
• Ar entra com TBS (bulbo seco) = 100 °F e TBU (bulbo úmido) = 65 °F
• Sai com TBS = 70 °F
• Pressão barométrica = 14,3 psia
Precisamos (a) da umidade relativa na saída e (b) a vazão de água adicionada, sabendo que a vazão mássica de ar seco é 3000 lbm/h.
Conteúdo: psicrometria (razão de umidade, balanço de energia em saturador adiabático, pressão de vapor d’água).
Passo 2
Primeiro vamos achar a razão de umidade (ω) na entrada usando a leitura de bulbo úmido.
Teoria: a equação que relaciona ω, temperatura de bulbo úmido e pressão total
é
Teoria: a equação que relaciona ω, temperatura de bulbo úmido
onde
– é a pressão de vapor saturado à temperatura do bulbo úmido;
– é a constante psicrométrica,
.
Interpolando tabelas de vapor, .
Então
–
–
Interpolando tabelas de vapor,
Então
Passo 3
Agora fazemos o balanço de energia no saturador, assumindo adiabático e sem trocas de calor externas:
enthalpia de entrada = entalpia de saída.
Entalpia de ar úmido (Btu/lb_ar seco) em qualquer ponto é
enthalpia de entrada = entalpia de saída.
Entalpia de ar úmido (Btu/lb_ar seco) em qualquer ponto é
com
,
,
(tudo em unidades Btu, lbm, °F).
-
Calcule
em 100 °F e : -
Na saída, TDB = 70 °F e ω = ω_out desconhecida. Então
Igualando
:
Passo 4
Com ω_out, a umidade relativa φ na saída é
Para 70 °F,
.
Passo 5
Por fim, a vazão mássica de água adicionada é
Resposta
(a) A umidade relativa na saída é cerca de 77,5%.
(b) A taxa de água adicionada ao ar é aproximadamente 20 lbm/h.
(b) A taxa de água adicionada ao ar é aproximadamente 20 lbm/h.