Em um secador adiabático deve-se retirar 100 kg / h de água de um sólido, utilizando-se ar quente com tbs=80^circ C e tbu=30^circ C. A pressão de operação é de 740 mm Hg . Na saída do secador o ar está a 32^circ C. Calcular:
a temperatura do ponto de orvalho do ar na saída do secador

Passo 1

Beleza, vamos recapitular rapidinho o que temos e o que vamos usar. O enunciado diz que num secador adiabático a gente tira 100 kg/h de água de um sólido usando ar quente que entra com temperatura de bulbo seco e bulbo úmido , a 740 mm Hg. Na saída o ar fica a (bulbo seco).
Conteúdo: psicrometria (propriedades do ar úmido), balanços de massa e energia em processo adiabático.
O que vamos precisar:
• Equação da razão de mistura em função da pressão de vapor,
• Equação do entalpia do ar úmido ,
• Constantes típicas: , , ,
• Psicrometric constant (em kPa/°C), e
• Balanços de massa (água) e energia (processo adiabático).

Passo 2

Calcular propriedades do ar na entrada (estado 1).
  1. Pressão total:
p = 740mm Hgtimes101,325760 = 98,6 kPa
  1. Constante psicrométrica:
gamma = 0,00066cdot p = 0,00066times98,6 approx0,065 kPa/^circ C
  1. Pressão de vapor no bulbo úmido:
pv1 = psat(30^circ) - gamma,(tbs-tbu) = 4,243 - 0,065,(80-30) = 4,243 - 3,25 = 0,993 kPa
  1. Razão de mistura omega1 = 0,622,pv1p - pv1 = 0,622,0,99398,6 - 0,993 approx0,0063 kgH2O/kgar seco :
h1 = cp,a,tbs + omega1l(lambda + cp,vtbsr) =1,005cdot80 + 0,0063l(2501 +1,86cdot80r) approx80,4 +0,0063cdot(2501+148,8) approx80,4 +16,4 =96,8 kJ/kgar seco
  1. Entalpia do ar úmido:

Passo 3

Fazer balanços no secador (adiabático):
  1. Balanço de massa de água:
ma,(omega2 - omega1) = 100Longrightarrow ma,omega2 =100 + ma,omega1
  1. Balanço de energia (sem troca de calor com o ambiente):
ma,(h2 - h1) + 100,lambda =0 Longrightarrow h2 = h1 - 100,lambdama
  1. Expressão de h2 = 1,005cdot32 + omega2l(2501 +1,86cdot32r) =32,16 + omega2cdot2560,5 em função de ma approx10,400 kgar seco/h, omega2 approx0,0142 kgH2O/kgar seco e :
  1. Juntando tudo dá um sistema em e . Ao resolver (fazendo substituições e isolando ), chega-se a:

Passo 4

Calcular temperatura de orvalho na saída:
  1. Pressão de vapor na saída:
pv2 = omega2,p0,622 + omega2 = 0,0142cdot98,60,622+0,0142 approx2,20 kPa
  1. Tamanho de orvalho tal que .
    Pelos dados de saturação, isso cai perto de 18,8–19,0 °C.

Resposta

A temperatura de orvalho do ar na saída do secador é aproximadamente 19 °C.

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