Ar com tbs=25^circ C e tbu=20^circ C passa por um trocador de calor onde é aquecido até 88^circ C, em seguida passa por um equipamento onde sofre um resfriamento adiabático saindo a 70^circ C. Obter:
a umidade do ar na saída do processo

Passo 1

Resumo do enunciado e conteúdo
Temos um ar de entrada com temperatura seca e úmida . Primeiro ele é aquecido até (processo sensível, só sobe temperatura, sem trocar umidade) e depois passa por um resfriamento adiabático até (processo onde a entalpia do ar se mantém constante mas há troca de água).
Conteúdo: psicrometria (razão de umidade e entalpia do ar úmido), equações de saturação de vapor, energia específica do ar e da água
O que vamos precisar:
  1. Calcular a razão de umidade inicial usando o ponto de bulbo úmido (adiabatic saturation)
  2. Calcular a entalpia inicial
  3. Atualizar a entalpia após aquecimento ( , com constante)
  4. Usar entalpia constante no resfriamento adiabático para achar í a

Passo 2

Calcular a razão de umidade inicial psat(T)=0,61078exp!l(tfrac17,27,TT+237,3r)(kPa) via ponto de bulbo úmido
  1. Vamos precisar da pressão de saturação a psat(20)=2,338;rm kPa . Podemos usar a fórmula de Tetens:
omegas=;0,622;psatpatm-psat com patm=101,325;rm kPa
Para omegas=0,622;2,338101,325-2,338approx0,0144;rm kgvrm kgda , dá aproximadamente
cp,a(tbs-tbu) ;=; (omegas-omega1),l[hfg+cp,w,tbur]
  1. A razão de umidade de saturação a 1,005,(25-20) =;(,0,0144-omega1,),l[2501+1,86cdot20r] é
5,025 =;(0,0144-omega1)times2534,2 Longrightarrow omega1=0,0144-5,0252534,2 approx0,01634;tfracrm kgvrm kgda
  1. A equação de adiabatic saturation (wet‐bulb) impõe entalpia constante entre o estado 1 e o ponto saturado a :
onde
,
,
.
4) Substituindo números:

Passo 3

Calcular entalpia inicial h = cp,a,tbs ;+;omega,l[hfg+cp,w,tbsr]
Fórmula da entalpia do ar úmido (por kg de ar seco):
h1 =1,005cdot25 +0,01634l[2501+1,86cdot25r] =25,125 +0,01634cdot2547,5 approx66,76;kJ/kgda
Substituindo e :

Passo 4

Entalpia depois do aquecimento até h2 = h1 + cp,a,(88-25) =66,76 + 1,005cdot63 approx130,08;kJ/kgda ( constante)

Passo 5

Resfriamento adiabático até h3 = cp,a,70 + omega3l[2501+1,86cdot70r] =130,08 ⇒ entalpia constante ( 130,08 =1,005cdot70 + omega3cdot2631,2 Longrightarrow omega3 =130,08-70,352631,2 approx0,0227;rm kgvrm kgda )
Queremos tal que
Calculemos o termo entre colchetes: .
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Resposta

A umidade do ar na saída do processo é, aproximadamente,
boxedomegarm saída=0,0227;tfracrm kg!vaporrm kg!ar seco í

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