Ar úmido a 28 ∘ C , I bar 10 5   P a ∈ 50 % de umidade relativa escoa através de um duto que opera em regime permanente. O ar é resfriado essencialmente a pressão constante e sai a 20 ∘ C . Determine a taxa de Transferência de calor, e m k J por k g de ar seco corrente c a umidade relativa na saída.

Passo 1

CONHECIDO: Os dados operacionais são fornecidos para um dispositivo de umidificação por vaporização em estado estacionário.

ENCONTRAR: Determine a temperatura do fluxo de ar úmido que sai e a taxa de injeção de vapor

Passo 2

PREMISSAS: (1) O volume de controle está em estado estacionário com Q ˙ c v = w ˙ c r = 0 e efeitos desprezíveis de energia cinética e potencial. (2) Os fluxos de ar úmido seguem o modelo de gás ideal.

ANÁLISE: Equações governantes. O estado em 3 será determinado usando balanços de massa e energia. Para a massa, m ˙ a 1 = m ˙ a 3 ≡ m a ˙   a n d   m ˙ v 1 + m ˙ 2 = m ˙ v 3 (1)

Então m ˙ 2 = m ˙ a ω 3 - ω 1 (2)

O balanço de energia em estado estacionário reduz da seguinte forma:

0 = a ˙ c r 0 - W ˙ c v 0 + m ˙ a h a 1 + w 1 h v 1 + ω 3 - ω 1 h 2 - h a 3 + ω 3 h v 3

Ou h a 3 + ω 3 h g 3 = h a 1 + ω 1 h g 1 - ω 3 - ω 1 h g 2 (3)

Avaliando propriedades: para encontrar use R 1 = ϕ 1 P g ⁡ T 1 and ω 1 = 0.622 P v 1 / p - P v 1 . Com T 1 e p conhecidos, ω 1 , h a 1 , e h g 1 podem ser determinados. Também h g z

Passo 3

Pode ser determinado uma vez que T 2 é conhecido.

O valor de ω3 está relacionado a T3 usando P 23 = ϕ 3 P g T 3   e   ω 3 = 0.622 P 3 / p - R 3 . Portanto, h a 3 e h g 3 são diretamente relacionados a T 3 .

Procedimento de solução. Vemos em (3) e na discussão da avaliação de propriedade que T_3 pode ser encontrado usando um procedimento iterativo com dados das Tabelas A-22E e A-2E. O código de iT a seguir fornece uma alternativa para o procedimento iterativo;

Código IT

T 1 = 95 / / F   p = 14.696     p h i   1 = 0.3   A V 1 = 5700 I / f t 3 / m i n   T 2 = 230 / / F   x 2 = 1     p h i   3 = 0.5  

w 1 = w - T p h i ⁡ ( T 1 , p h i 1 , p ) h 1 =

ha_Tw(T1,w1)va1 = va_Tw(T1,w1,p)psat = Psat_T('Water/Steam", T 2 ) h 2 = hsat_Px("Water/Steam", psat, × 2 ) w 3 = w - Tphi(T3, phi3, p ) h 3 = ha_Tphi(T3, phi3, p )

mdota = A V 1 / v a 1 mdotv = m d o t a * ⁡ ( w 3 - w 1 ) 0 = mdota   * ( h 1 - h 3 ) + mdotv   * h 2

Resultados IT

ω 1 = 0.01053 l b ( v ) / l b ( a ) ω 3 = 0.01877 l b ( v ) / l b ( a ) h 1 = 34.37 B t u / b ( a ) h 2 = 1157 B t u / l b ( a ) h 3 = 43.9 B t u / l b ( a ) m ˙ a = 400.9 l b / m i n m ˙ 2 = 3.304 l b / m i n T 3 = 96.79 ∘ F

Para verificar a validade dos resultados do IT, a Fig.A 9E fornece h1 = 34,4, ω1 = 0: 0106, que concorda intimamente com as respectivas respostas do IT. Além disso, referindo-nos à Fig A-9E com ω3 e h3 de 1T, obtemos T3≈ 96,5 ∘ F, o que concorda bem com o seu valor.

Resposta

Para verificar a validade dos resultados do IT, a Fig.A 9E fornece h1 = 34,4, ω1 = 0: 0106, que concorda intimamente com as respectivas respostas do IT. Além disso, referindo-nos à Fig A-9E com ω3 e h3 de 1T, obtemos T3≈ 96,5 ∘ F, o que concorda bem com o seu valor.

Ver Outros Exercícios desse livro