Enunciado

Ar úmido a 101,3 kPa, 39 °C de bulbo seco e 50% de umidade relativa é resfriado a uma pressão constante até uma temperatura de 10 °C abaixo da sua temperatura de ponto de orvalho.

  1. Faça um desenho esquemático do sistema e o diagrama psicrométrico do processo.
  2. Considerando que a taxa de transferência de calor do ar atmosférico é de 1.340 kW, qual é a vazão volumétrica de entrada de ar atmosférico (em m 3 / s ) nesse processo?

Passo 1

Este é um processo de fluxo constante e, portanto, a vazão mássica do ar seco permanece constante durante todo o processo ( m a 1 ˙ = m a 2 ˙ = m a ˙ ) .

Ar seco e vapor de água são gases ideais.

As mudanças de energia cinética e potencial são insignificantes.

O esquema do processo de resfriamento e desumidificação e o processo no gráfico psicrométrico são apresentados abaixo. O gráfico psicrométrico é obtido no recurso Property Plot do EES.

Os estados de entrada e saída do ar são completamente especificados e a pressão total é de 101,3 kPa (1 atm). As propriedades do ar nos estados de entrada e saída são determinadas a partir da tabela psicrométrica (Figura A-31 ou EES);

T d p = 26.7 ° C

h 1 = 96.5   k J / k g   a r   s e c o

ω 1 = 0.0222   k g   H 2 O / k g   a r   s e c o  

v 1 = 0.916   m 3 / k g   a r   s e c o

E

T   2 = T 2 - 10     =   16.7 ° C

ϕ 2 = 1.0

h 2 = 46.9   k J / k g   a r   s e c o

ω 2 = 0.0119   k g   H 2 O / k g   a r   s e c o

h w = h f   à   16.7 ° C = 70.10   k J / k g

Passo 2

Na letra a, temos o seguinte esquema:

Passo 3

Na letra b, aplicando as equações do balanço de massa de água e balanço de energia na seção combinada de resfriamento e desumidificação,

Balanço de Massa de Água:

∑ m ˙ w , i = ∑ m ˙ w , e → m ˙ a 1 ω 1 = m ˙ a 2 ω 2 + m ˙ w

m ˙ w = m ˙ a ( ω 1 - ω 2 )

Equilíbrio energético:

E ˙ e n t - E ˙ s a í d a = Δ E ˙ s i s t e m a   = 0

E ˙ e n t = E ˙ s a í d a

∑ m ˙ i h i = Q ˙ s a í d a + ∑ m ˙ e h e

Q ˙ s a í d a   = m ˙ a 1 h 1 - m ˙ a 2 h 2 - m w ˙ h w

O caudal mássico do ar seco:

m ˙ a = Q ˙ s a í d a   ( h 1 - h 2 ) - ( ω 1 - ω 2 ) h w = 27.4   k g / s

A taxa de fluxo de volume é então determinada a partir de:

V ˙ 1 = m ˙ a v 1 = 25.1   m 3 / s

Resposta

V ˙ 1 = 25.1   m 3 / s

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Escreva cada combinação de vetores como um único vetor. P Q → + Q R → R P → + P S → Q S → - P S → R S → + S P → + P Q →