Ar a l atm com temperaturas de tubo seco e de bulho úmido, respectivamente, de 8 0 ∘ F 27.8 ∘ C ∈ 6   s ∘ F 20 ∘ C   .   e n t r a   e m   u m   d u t o   c o n uma vazāo mássica de 10 l b m / m i n ( 4.54   k g / m i n ) e é resfriado essencialmente a pressão constante até 62 ∘ F 16 , 7 ∘ C . Para operação em regime permanente e desprezando os efeitos das encrgias cinética e potencial. Determine

(a) a umidade relativa na entrada do duto.(b) a taxa de transferência de calor, em Btu/min.(c) Confira as suas respostas utilizando dados da carta psicrométrica. ( d j   C o n f i r a   a s   s u a s   r e s p o s t a s   u t i l i z a n d o   o   I n t e r a c h i v e   T h e r m o n I T

ou programa similar.

Passo 1

Conhecido: Os dados operacionais em estado estacionário são fornecidos para um compussor seguido por um aftorcooler.

ENCONTRAR: Determine (a) a passagem do ar úmido para o refrigerante, (b) o fluxo de massa do condensado, (c) a taxa de transformação do ar úmido para o refrigerante.

Passo 2

Premissas: (1) O compressor e o pós-resfriador operam em estado estacionário com mudanças desprezíveis na energia cinética e potencial. (2) Não há transferência de calor disperso entre o pós-resfriador e seus arredores.

ANÁLISE: No estado estacionário, a taxa de massa equilibrar os volumes de controle que envolvem o compressor e o pós-resfriador dá m ˙ a i   = m ˙ a 2 = m ˙ a 3 = m ˙ a , m ˙ v 1 = m ˙ v 2 , m ˙ v 2 = m ˙ v 3 + m ˙ w

Passo 3

Consequentemente ω 1 = ω 2   e   m ˙ 1 / m ˙ a = ω 2 - ω 3 = ω 1 - ω 3

Para encontrar ω 1   e   ω 3 , P v 1 = ϕ 1 P 91 = ( 0.75 ) ( 0.6988 ) = 0.524116 f /   i n   2   e   P 3 3 = ϕ 3 P 93 =

P g 3 = 0.9503   1 b f   1   i n   2

ω 1 = 0.622 0.5241 14.7 . 0.52 % 1 = 0.023 1 b ( v ) 16 ( a ) , ω 3 = 0.622 0.9503 100 - 0.9503 = 0.00597 16 ( v ) 1 b ( a )

A taxa de fluxo de massa do ar seco cm deve ser avaliada usando a taxa de fluxo volumétrico em 1 e a equação de estado do gás ideal:

m ˙ a = ( A V ) a 1 = P a 1 ( A V ) R T 1 = ( 14.7 . 0.5241 ) × 14416 f / f t 2 100 ⋅ f t 3 / m i n ( 1545 / 28.97 f t l b m i n = 6.96 l g ( a ) m i n

A taxa de fluxo de massa do condensado é então

m ˙ w = m ˙ a ω 1 - ω 3 = 6.96 ( 0.023 - 0.00597 ) = 0.1185 16 m i n

Passo 4

Um equilíbrio de taxa de energia em estado estacionário para um volume de controle que envolve o compressor fornece

0 = Q ˙ e r   - w ˙ c v +   m a h a l   + m ˙ v , h v 1 - m i a a ⁡ h a 2 + l i v v 2 ⁡ h v 2

Ou

Q ˙ c v = w ˙ c v + m a ⁡ [ h a 2 - h a i + ω 1 h x 2 - h v 1 ]

Com dados da tabela A 2E, 22E

Q ˙ c v = ( - 15 h p ) 25458 + u / h 1 n p 1 n 60 m i n + 6.96 16 ( 0 ) n   [ ( 206.46 - 131.46 ) + 0.023 ( 1202 - 1100.7 ) ] B t u   l b ( a )

= - 636.25 + 538.22 = - 98.03 B t u / m i n

Um equilíbrio da taxa de energia em estado estacionário para um volume de controle envolvendo o refrigerador externo, mas excluindo a linha de refrigerante

0 = Q ˙ c v - i ˙ c v 0 + m a , h a 2 + m i v 2 ⁡ h v 2 - m a n a 3 + m i v 3 ⁡ h v 3 - m ˙ w h y

Com h r ≈ h g

- Q ˙ c v = m i n { h a 2 - h a g + ω 2 h g 2 - ω 3 h 53 } - m i w ⁡ h f 4

= 6.96 { ( 206.46 - 133.86 ) + ( 0.023 ) ( 1202 ) - ( 0.00547 ) ( 1105 ) } - ( 0.1185 ) 68.05 -

= 6.96 { 72.6 + 27.65 - 6.60 } - 8.06

= 643.74 β + u m i n

1   t o n   d e   r e f r i g e r a ç ã o   = 200 B t u / m i n

- Q ˙ c v = 643.74 B t u m i n 1 + t o n 2008 t u / m i n n = 3.22 t o n s

Resposta

3.22 t o n s

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