Ar externo a
e
de umidade relativa entra em um condicionador de ar que opera em regime permanente com uma vazão mássica de
. O ar é primeiramente aquecido, à pressão constante, até
. Água líquida a
, é então injetada, trazendo o ar para
e 1 atm . Nessas condições, determine:
a) A taxa de transferência de calor para o ar na seção de aquecimento, em kW . (
)
a) A taxa de transferência de calor para o ar na seção de aquecimento, em kW . (
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a pergunta está pedindo! Temos um exercício sobre condicionamento de ar, que envolve conceitos de termodinâmica e transferência de calor. A gente precisa calcular a taxa de transferência de calor para o ar na parte onde ele é aquecido. Para isso, vamos precisar saber a massa de ar que está passando, a diferença de temperatura que o ar vai sofrer e a capacidade calorífica do ar. Vamos em frente!
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Temperatura inicial do ar (T₁): 10°C
- Temperatura depois do aquecimento (T₂): 32°C
- Vazão mássica do ar (ṁ): 1,5 kg/s
A questão nos pede para calcular a taxa de transferência de calor na seção de aquecimento. Isso significa que queremos saber quanta energia está sendo adicionada ao ar por segundo para aquecê-lo de 10°C para 32°C.
Passo 3
Agora, vamos lembrar a fórmula básica da transferência de calor:
Onde:
-
é a taxa de transferência de calor (em Watts, W) -
é a vazão mássica (em kg/s) -
é a capacidade calorífica do ar a pressão constante (em J/(kg·°C)) -
é a variação de temperatura (em °C)
Passo 4
Precisamos saber o valor de
. Para o ar seco, a capacidade calorífica a pressão constante é aproximadamente:
Esse valor é uma média, mas serve bem para nosso cálculo aqui.
Passo 5
Vamos calcular a variação de temperatura (
):
Passo 6
Agora, substituímos todos os valores na fórmula da transferência de calor:
Resposta
A taxa de transferência de calor para o ar na seção de aquecimento é de aproximadamente 33,2 kW.