QUESTÃO 1 - Em um ar condicionado, ar úmido a 0,1 m 3 / s é resfriado de 27^circ para 15^circ C, sendo que sua umidade relativa varia de 60 % para 100 %. Considere que a entalpia do condensado que deixa o equipamento é de 63 kJ / kg. Pede-se:
As entalpias e umidades absolutas do ar úmido na entrada e na saída do equipamento.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre um ar condicionado que está resfriando o ar úmido. Precisamos encontrar duas coisas para o ar na entrada e na saída do equipamento: a entalpia e a umidade absoluta. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica do ar úmido, que envolvem entalpia (energia total do ar) e umidade absoluta (quantidade de vapor d’água no ar).

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as informações que temos:
  • Vazão de ar:
  • Temperatura de entrada:
  • Temperatura de saída:
  • Umidade relativa de entrada:
  • Umidade relativa de saída:
  • Entalpia do condensado:
Vamos precisar entender como a temperatura e a umidade relativa afetam a umidade absoluta e a entalpia do ar.

Passo 3

Primeiro, vamos calcular a umidade absoluta na entrada e na saída. A umidade absoluta ( x = phi cdot PvPtotal ) pode ser encontrada usando a fórmula:
Onde:
  • \ é a umidade relativa,
  • é a pressão de vapor saturado na temperatura dada,
  • é a pressão total (normalmente ao nível do mar).
Vamos precisar das tabelas de pressão de vapor saturado para e .

Passo 4

Consultando as tabelas de propriedades do ar úmido, temos:
  • Pressão de vapor saturado a :
  • Pressão de vapor saturado a :
Assumindo que a pressão total do ar é , podemos calcular a umidade absoluta na entrada ( ) e na saída ( ).

Passo 5

Calculando a umidade absoluta na entrada:
x1 = 60% cdot 3,59 , kPa101,325 , kPa = 0,6 cdot 3,59101,325 approx 0,0213 , kg de vapor d'água por kg de ar seco á
E na saída:
x2 = 100% cdot 1,71 , kPa101,325 , kPa = 1 cdot 1,71101,325 approx 0,0169 , kg de vapor d'água por kg de ar seco á

Passo 6

Agora, vamos calcular a entalpia do ar na entrada ( h = cp cdot T + x cdot hv ) e na saída ( ). A entalpia do ar úmido pode ser calculada pela fórmula:
Onde:
  • é a capacidade térmica a pressão constante ( ),
  • é a temperatura em Celsius,
  • é a umidade absoluta,
  • é a entalpia do vapor d’água ( ).

Passo 7

Calculando a entalpia na entrada:
h1 = 1,005 cdot 27 + 0,0213 cdot 2501 approx 27,135 + 53,273 approx 80,408 , kJ/kg de ar seco
E na saída:
h2 = 1,005 cdot 15 + 0,0169 cdot 2501 approx 15,075 + 42,272 approx 57,347 , kJ/kg de ar seco

Resposta

As entalpias do ar úmido são aproximadamente na entrada e na saída. As umidades absolutas do ar são á na entrada e á na saída.

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