Uma torre de resfriamento de circulação forçada opera em uma central termelétrica, sendo utilizada para redução da temperatura da água que circula no condensador existente na planta. A água de resfriamento entra na torre a 35^circC e sai a 22^circC, com uma vazão de 100 kg/s. Ar atmosférico entra na torre a 22^circC, 1 atm e 60% de umidade relativa, saindo a 29^circC e 100% de umidade relativa. A água de reposição está disponível para a torre a 20^circC.
Hipóteses: (1) Regime permanente (2)A torre de resfriamento é adiabática (3) Ar seco pode ser modelado como gás ideal (4) Não são consideradas variações de energia cinética e potencial.
Determine:
a) A umidade absoluta do ar que entra da torre ( kg vapor/kg ar seco).

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que o enunciado pediu. A gente tem ar entrando na torre a 22 °C, 1 atm e 60 % de umidade relativa, e quer saber a umidade absoluta desse ar (ou seja, quantos kg de vapor d’água tem para cada kg de ar seco). O conteúdo da matéria é psicrometria básica: uso da pressão de vapor de saturação, umidade relativa e a fórmula da razão de mistura (ou umidade absoluta). Vamos precisar:
  1. Tabela ou fórmula para encontrar a pressão de saturação d’água a 22 °C.
  2. A definição de umidade absoluta (razão de mistura)
  3. Converter tudo em consistentemente em kPa e kg.

Passo 2

Primeiro, lembrar a fórmula da umidade absoluta w ;=; mvapormar seco ;=;0,622;pvp - pv (também chamada razão de mistura), válida quando o ar seco é ideal:
onde
  • é a pressão total do ar (1 atm ≃ 101{,}325 kPa),
  • é a pressão parcial de vapor d’água no ar.

Passo 3

A pressão parcial pv ;=;varphi;pv,sat(T) vem de
pv,sat(22,°C) approx 2,64;kPa
com pv ;=;0,60 times 2,64 ;=;1,584;kPa (umidade relativa) e obtido de tabela de vapor d’água. Para 22 °C, tipicamente
Então

Passo 4

Agora é só encaixar na definição de w ;=;0,622 ;1,584101,325 - 1,584 ;approx;0,622 ;1,58499,741 ;approx;0,0099;kg vaporkg ar seco :

Resposta

A umidade absoluta do ar que entra na torre é
boxedw approx 0,0099;kg vapor/kg ar seco

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