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:
b) A umidade absoluta do ar que sai da torre ( kg vapor/ kg ar seco).

Passo 1

O enunciado pede para calcular a umidade absoluta (ou razão de mistura) do ar que sai da torre, ou seja, quantos quilos de vapor d’água tem por kg de ar seco na saída. Isso faz parte de um exercício de psicrometria, onde a gente usa a pressão de vapor saturado e a pressão atmosférica para achar a razão de mistura . Para resolver, vamos precisar de:
• A temperatura de saída do ar (29 °C) e o fato de que ali o ar está a 100% de umidade relativa (ou seja, está saturado).
• A pressão de saturação do vapor d’água a 29 °C (tirada de tabela ou steam-tables).
• A expressão que relaciona umidade absoluta , pressão parcial de vapor e pressão do ar seco.

Passo 2

Primeiro a gente consulta a tabela de pressão de saturação do vapor d’água para 29 °C. Nela encontramos, por exemplo:
psat(29,^circC) = 4,01 kPa
Como o ar sai saturado ( pv = psat = 4,01 kPa ), a pressão parcial de vapor é igual a essa pressão de saturação:

Passo 3

Agora usamos a fórmula da razão de mistura (umidade absoluta):
w ;=; 0,622 ; pvprm atm - pv,
em que
é a razão molecular ,
é a pressão atmosférica (1 atm = 101,325 kPa),
é a pressão parcial de vapor (4,01 kPa).

Passo 4

Basta substituir:
w ;=; 0,622;4,01101,325 - 4,01 ;=; 0,622;4,0197,315 ;approx; 0,622 times 0,0412 ;approx; 0,0256 kg vapor/kg ar seco

Resposta

A umidade absoluta do ar que sai da torre é
boxedw approx 0,0256;kg vapor/kg ar seco

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