O interior de um prédio durante o inverno será mantido a 72 F . O espaço tem um ganho de calor sensível de 60000 Btu / h durante as horas de ocupação. O ganho de calor latente é desprezível. O espaço será resfriado pela mistura de ar externo com o ar recirculado. O ar será fornecido ao espaço a 55 F . Em um dado dia, o ar externo está saturado a - 10 F . A pressão barométrica é 14.696 psia.
(a) Determine o volume de ar de suprimento requerido em ft^3 / min de ar padrão.
(b) Obtenha a porcentagem do ar de suprimento (base mássica) que é ar externo.

Passo 1

Beleza, aqui o que o exercício diz e o que a gente vai usar:
– Espaço interno a 72 °F com ganho de calor sensível de 60 000 Btu/h (latente desprezível).
– Ar de suprimento a 55 °F.
– Ar externo saturado a –10 °F e pressão de 14,696 psia.
Conteúdo: balanço de energia (calor sensível) e balanço de mistura de ar.
O que precisamos:
  1. usar para achar a vazão mássica de ar;
  2. converter essa vazão para pés³/min em condições-padrão usando o volume específico;
  3. usar a equação de mistura térmica para achar a fração mássica de ar externo.

Passo 2

Calcular a vazão mássica de ar ( Q = dot m ; cp; (Tinterno - Tsuprimento) ) pelo balanço de calor sensível:
Q = 60,000;Btu/h, cp approx 0,24;tfracBtulb,^circ F, De
onde
dot m = 60,0000,24 times 17 = 60,0004,08 approx 14,705;lb/h
Isolando dot m = 14,70560 approx 245,1;lb/min :
Em lb/min:

Passo 3

Converter para pés³/min em condições-padrão: usa-se o volume específico do ar padrão
dot Vstd = dot m ;times vstd = 245,1;lb/mintimes 13,33;tfracft^3lb approx 3,270;ft^3/min (a 14,696 psia e 70 °F).
Então

Passo 4

Calcular a fração mássica de ar externo ( Tsuprimento = x,Texterno + (1 - x),Tinterno ) pela mistura térmica:
55 = xcdot(-10) + (1-x)cdot72 Longrightarrow 55 = -10x + 72 - 72x Longrightarrow 82x = 17 Longrightarrow x = 1782approx0,207
Substituindo
Ou seja, cerca de 20,7% de ar externo por massa.

Resposta

(a) 3 270 ft³/min de ar padrão
(b) 20,7% de ar externo (base mássica)

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