Uma torre de resfriamento úmida deve resfriar
de água de
a
em um local onde temos 1 atm de pressão. O ar atmosférico entra na torre a
e
de umidade relativa, saindo com umidade relativa de
a
. Desprezando a entrada de potência no ventilador, determine
a vazão mássica da água de reposição necessária.
a vazão mássica da água de reposição necessária.
Passo 1
O enunciado descreve uma torre de resfriamento úmida que deve resfriar uma vazão de água de
de
para
. O ar entra a
com umidade relativa
e sai a
com
. Estamos em
. Para determinar a vazão mássica de reposição de água (
), vamos usar balanços de massa e energia, além da relação entre pressão de vapor e umidade absoluta.
Passo 2
Calculamos o calor removido da água usando
onde
. Assim,
Passo 3
Determinamos as razões de mistura (umidade absoluta) do ar na entrada e na saída pela fórmula
onde
. Consultando tabela de pressão de saturação, obtemos:
Logo,
Passo 4
O balanço de massa de água na torre indica que a vazão de água de reposição
é igual à massa de água evaporada
. A ligação com o ar seco é
onde
é a vazão mássica de ar seco.
Passo 5
Escrevemos o balanço de energia na torre (desprezando ventilador):
com
e
. Substituindo
, obtemos
Passo 6
Calculamos o termo entre colchetes:
Então
Passo 7
Como
, concluímos que a vazão mássica de reposição de água necessária é