A figura P 12.82 mostra um compressor seguido por resfriador posterior. Ar atmosférico a 14.7 l b f / i n 2 ( 101.4 k P a ) e 90 ∘ F 32 . c ∘ C e 75 % de umidade relativa entra no compressor com uma vazão volumétrica de 100 i l 3 / m i n 2,83   m 3 / m i n . A entrada de potência no compressor é de 1.5 hp ( 11.2 k W ) . O ar úmido do compressor a 100 bfl int ( 684,5 k ' t ) e flui a través do refrigerador posterior, o n d e   é   r e s f r i a d o   a   p r e s s ã o   c o n s t a n t e   s a n d o   s a t u r a do 100 ∘ F 37 ,   s ∘ C . O condensado também sai do resfriador posterior a 100 ∘ F 37 ,   s ∘ C . Para uma operação em regime permanente e efeitos desprezíveis das energias cinéticas e potenciais. Determine

(a) a taxa de transferência de calor do compressor para sua vizinhança em Btu/min.(b) a vazão mássica do condensado. em Ibm/min.(c) a taxa de transferência de calor do ar úmido para o fluido refrigerante   q u e   c i r c u l a   n a   s e r p e n t i n a   e m   t o n e l a d a s   d e   r e f r i g e r a ç ã o

Passo 1

Conhecido: os dados operacionais são fornecidos para um condicionador interno em estado estável.

Encontre: Determine (a) o ato de transferência de calor para as passagens de ar através da reação de aquecimento, (6) a água de nato é injetada, (c) o umidità desejável na saída da seção de umidificação

Passo 2

PREMISSAS: (1) O volume do controle mostrado na figura da empresa está em estado estacionário com w ˙ c v = 0 e cinética e energia potencial efeitos desprezíveis. Para a unidade de umidificação,   Q c v = 0 . (2) O líquido entretecido e os fluxos de ar úmido são adequados ao modelo de gás ideal.

ANÁLISE: (a) No estado estacionário, equilíbrios da taxa de massa

m ˙ a 1 = m a 2 = m i n 3   ≡ m a

m i n = m i v 2 , m i v 3 = m i n 2   + m i n 1  

Passo 3

Então m i w = m ˙ v - m i v 2 = m i v 3 - m 1 = m a w 3 - ω 1

Um equilíbrio da taxa de onergia para o primeiro volume de controle reduz para dar

0 = Q ˙ e v = W c v + m a h a 1 + m ˙ 1 h n - m i a h a r + m ˙ 2 h v 2

Ou Q c v a   = h a 2 - h a 1 + ω h g 2 - h 1 (1)

A razão da umidade P v 1 = ϕ 1 P g ⁡ T 1 = 0.40 ( 0.178 ) = 0.071216 f / l i n 2

Portanto ω 1 = 0.622   P r   P 1 - P 1 = 0.622 0.0712 14.696 - 0.0712 = 0.00303 16 ( v ) n ( a )

Eq 1 dá c p a   = 0.24 B h 16 . ° R

Q ˙ e v m i a = 0.24 [ 90.50 ] + 0.00303 [ 1100.7 - 1083.3 ) = 9.65 B t u / l b ( Q )

Para encontrar mia, escreva m ˙ 1 = m ˙ v 1 + m i n 1   = m a 1 ˙ 1 + ω 1

m a l = m ˙ 1 1 + ω 1 = 3.316 / s 1.00303 = 3.29 16 ( 4 ) s

então Q c V = 3.29 160 ( a ) s 9.65 B t w 1 b ( a ) = 31.75 B t u / s

A umidade relativa ϕ3 pode ser encontrada em ω3 que é obtida de um balanço da taxa de energia no segundo volume de controle:

0 = Q c v   - W ˙ c v 0 + m i n h a 2 + m ˙ v 2 h v 2 + m ˙ 4 h 4 - ( m i a ⁡ h a 3 + m i v 2 ⁡ h v 3 ]

Ou com m ˙ 4 = m i a ⁡ ω 2 - ω 1   e   w 2 = ω 1

0 = h 12 + j 4 . h 92 + ω 3 ⋅ w 1 h f 4 - h a 3 + ω 2 h 93

Resolvendo para ω 3

ω 3 = h A 2 - h a 1 + w 1 h 12 - h f 4 n 1 3 - h f 4 = 0.24 [ 90 - 70 ] + 0.00303 [ 1100.7 - 28.08 ] 1092 - 28.08 = 0.00757 l b ( v ) l b ( a )

Então resolvendo eq 12.43

P V 3 = ω 3 P 3 0.622 + ω 3 = ( 0.00757 ) ( 14.696 ) 0.62957 = 0.1767 16 t i n 2 ⇒ ϕ 3 = P v 3 P g 3 = 0.1767 0.3632 = 0.487 ( 48,7 % )

Um balanço de taxa de massa na água lê m ˙ 4 + m ˙ V 1 = m ˙ 1 3 ,   o u

m 4 = m ˙ v 3 - m i v ˙ 1 = m i a ⁡ ω 3 - ω 1 = 3.29 16 ( a ) 5 [ 0.00757 - 0.00303 ] l b ( v ) l b ( A )

= 0.0149 l b s

Resposta

0.0149 l b s

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