Um prédio tem uma carga térmica calculada de 20 TR , dos quais 5 TR é carga latente. O espaço deve ser mantido a 72 F (TBS) e
de umidade relativa.
do volume de ar fornecido ao espaço é ar externo a 100 F (TBS) e
de umidade relativa. A temperatura do ar fornecido ao espaço não deve ser menor que 55 F (TBS). Admita que a pressão barométrica é a do nível do mar, usando o EES, obtenha (a) a vazão mínima de ar fornecido ao espaço em cfm, (b) a quantidade de ar de retorno e ar externo em cfm, © as condições e a vazão em cfm do ar que entra na serpentina de resfriamento, e (d) a capacidade e o SHF da serpentina de resfriamento. (Dica : Estime a quantidade de ar externo e a umidade relativa do ar de suprimento e itere).
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que o enunciado pede. A gente tem:
- Carga térmica total de 20 TR (1 TR = 12 000 Btu/h), sendo 5 TR de carga latente.
- Espaço mantido a 72 °F db e 50 % UR.
- 10 % do ar de suprimento é ar externo a 100 °F db e 50 % UR.
- Temperatura mínima do ar de suprimento = 55 °F db.
- Pressão ao nível do mar.
Conteúdo da matéria: balanços de massa e energia no ar, psicrometria (umidade, entalpia), carga sensível e latente, SHF (Sensible Heat Factor). Vamos precisar de:
• Propriedades psicrométricas (razão de mistura, entalpia ) do ar em cada estado.
• Fórmulas de balanço de energia e massa para ar.
A partir do Passo 2 a gente começa a resolver de fato.
Passo 2
Primeiro, calculamos as propriedades no ponto “zona” (72 °F, 50 % UR) e no ponto “ar externo” (100 °F, 50 % UR).
- Encontrar
pela fórmula
onde
.
2. Entalpia do ar úmido:
2. Entalpia do ar úmido:
• Zona (72°F, 50 %):
– psia →
psia
– lb/lb
– Btu/lb
• Ar externo (100°F, 50 %):
– psia →
psia
– lb/lb
– Btu/lb
–
–
–
• Ar externo (100°F, 50 %):
–
–
–
Passo 3
Agora a vazão de ar de suprimento mínima. A gente usa a carga sensível:
Para ar,
com
.
Então
Então
Passo 4
Precisamos ver se o suprimento também dá conta da carga latente.
Latente removida por fluxo de ar:
Latente removida por fluxo de ar:
onde
,
Btu/lb.
Como Btu/h, a gente acha
Como
Agora calculamos
:
Checando o total:
Passo 5
Vazões de ar externo e de retorno:
•
•
•
•
Passo 6
Condições e vazão no “mix” que entra na serpentina:
- Fluxo total = 9 800 cfm → massas iguais antes.
- Umidade e entalpia na mistura: média ponderada por vazão (ou massa):
Temperatura de bulbo seco da mistura
vem de
Logo, chega na serpentina
→ 9 800 cfm a 74.9 °F db, .
→ 9 800 cfm a 74.9 °F db,
Passo 7
Capacidade da serpentina:
• Sensível:
• Sensível:
• Latente:
• Total da serpentina:
• SHF (Sensible Heat Factor):
Resposta
(a) Vazão de suprimento: 9 800 cfm
(b) Ar externo: 980 cfm; ar de retorno: 8 820 cfm
© Na serpentina entra 9 800 cfm a 74.9 °F db e lb/lb
(d) Capacidade da serpentina ≈28.6 TR (23.1 TR sensível + 5.5 TR latente), SHF ≈0.81
(b) Ar externo: 980 cfm; ar de retorno: 8 820 cfm
© Na serpentina entra 9 800 cfm a 74.9 °F db e
(d) Capacidade da serpentina ≈28.6 TR (23.1 TR sensível + 5.5 TR latente), SHF ≈0.81