Um sistema de condicionamento de ar deve tomar o ar externo a
e
de umidade relativa a uma taxa constante de
e condicioná-lo até
e
de umidade relativa. Primeiro, o ar externo é aquecido até
na seção de aquecimento, e em seguida, umidificado pela injeção de vapor quente na seção de umidificação.
Considerando que todo o processo ocorra a uma pressão de 100 kPa , determine a) taxa de fornecimento de calor na seção de aquecimento e b) a vazão mássica do vapor necessário na seção de umidificação. (
Passo 1
O enunciado trata de um sistema de ar condicionado que suga ar externo a
e
com vazão volumétrica de
, aquece esse ar até
mantendo a razão de umidade constante, e finalmente injeta vapor para obter o estado final a
e
. A pressão é
. Vamos precisar de:
– Equação de estado do ar para achar a vazão mássica de ar seco.
– Primeira lei da termodinâmica para o aquecimento (sistema aberto, fluxo estacionário).
– Definição de razão de umidade via pressão parcial de vapor.
– Equação de estado do ar para achar a vazão mássica de ar seco.
– Primeira lei da termodinâmica para o aquecimento (sistema aberto, fluxo estacionário).
– Definição de razão de umidade
Passo 2
Calcular a vazão mássica de ar seco
.
A densidade do ar (aprox. gás ideal) é
A densidade do ar (aprox. gás ideal) é
com
e
. Logo
Como
,
Passo 3
Determinar a potência térmica na seção de aquecimento.
Assumimos e variação de temperatura de
a
.
Assumimos
Passo 4
Calcular a razão de umidade no ar externo
.
, onde
.
Para ,
.
Para
Passo 5
Calcular a razão de umidade desejada
a
e
.
Para ,
.
Para
Passo 6
Determinar a vazão mássica de vapor injetado
.
Como no aquecimento a umidade absoluta não muda, injeta-se vapor para elevar de
a
:
Como no aquecimento a umidade absoluta não muda, injeta-se vapor para elevar
Portanto
Resposta
a)
b)
b)