Enunciado

Repita o Prob. 14–71, considerando uma taxa de remocao de calor de 1.100   k J / m i n .

Passo 1

Temos nossas condições de entrada e a taxa de calor de resfriamento.

Precisamos determinar a temperatura de saída, umidade relativa de saída e velocidade de saída.

Assumindo que o processo está em regime permanente. Portanto, o fluxo de massa é equivalente na entrada e saída ( m ˙ i n = m ˙ o u t ).

Ar seco e água são gases ideais.

A variação da energia cinética e potencial é insignificante.

A quantidade de umidade permanece igual durante o processo, ou seja, ( ω 1 = ω 2 ). Utilizando as condições de entrada vamos determinar as propriedades de entrada olhando no diagrama psicrométrico (Figura A-31).

h 1 = 76,14 k J k g   d e   a r   s e c o

ω 1 = 0,01594   k g   H 2 O k g   d e   a r   s e c o = ω 2

v 1 = 0,8953 m 3 k g   d e   a r   s e c o

Certo, partir de agora utilizaremos a formula de fluxo de massa para determina-lo e por assim utilizar o balanço de energia do ar para determinar h 2 e assim poderemos determinar as propriedades de saída.

Passo 2

Calculando o fluxo de massa:

m ˙ = V 1 A 1 v 1

m ˙ = 18 ∙ π ∙ 0,3 2 4 ∙ 0,8953

m ˙ i n = m ˙ o u t = m ˙ = 1,421   k g / s

Utilizando o balanço de energia da resfriamento do ar:

- Q ˙ o u t = m ˙ ∙ ( h 2 - h 1 )

- 110 0 60 = 1,42 ∙ h 2 - 76,14

h 2 = 63,24 k J k g   d e   a r   s e c o

Passo 3

A gora que sabemos a quantidade energia por ar seco de saída e também sabemos que a umidade de entrada é igual à de saída e a pressão é constante, podemos determinar a propriedades de saída. Olhando no diagrama psicométrico temos:

a)

T 2 = 22,5 ° C

b)

ϕ 2 = 92,6   %

v 2 = 0,8591 m 3 k g   d e   a r   s e c o

Passo 4

Para calcular a velocidade de saída utilizaremos a lei da conservação de massa. Pois, sabemos que o fluxo de massa de entrada tem que ser igual fluxo de massa de saída:

c)

m ˙ i n = m ˙ o u t

V 1 A v 1 = V 2 A v 2

V 2 = V 1 v 2 v 1

V 2 = 0,8591 ∙ 18 0,8953

V 2 = 17,3   m / s

Resposta

a)

T 2 = 22,5 ° C

b) ϕ 2 = 92,6   %

c)

V 2 = 17,3   m / s

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