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:
Vazão mássica de ar seco e de condensado.

Passo 1

Beleza, vamos por partes! O enunciado fala sobre um ar condicionado que está resfriando o ar úmido. A gente precisa descobrir duas coisas: a vazão mássica do ar seco e a vazão mássica do condensado. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica do ar úmido, que envolve entender como a umidade e a temperatura afetam o ar. Vamos precisar das informações de temperatura, umidade relativa e da entalpia do condensado fornecida pelo exercício.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a vazão mássica do ar seco. Sabemos que a vazão volumétrica do ar úmido é de rho = PR cdot T . Para encontrar a massa de ar seco, precisamos saber a densidade do ar seco na condição inicial.
A densidade do ar seco ( rho = 101325287 cdot 300 approx 1,176 , kg/m^3 ) pode ser calculada usando a equação dos gases ideais:
dotmar = rho cdot dotV = 1,176 , kg/m^3 times 0,1 , m^3/s = 0,1176 , kg/s
Onde:
  • é a pressão atmosférica (vamos assumir )
  • é a constante específica do ar seco ( )
  • é a temperatura em Kelvin ( )
Substituindo os valores:
Agora, a vazão mássica do ar seco ( ) é:

Passo 3

Agora, vamos calcular a vazão mássica do condensado. Sabemos que a entalpia do condensado é de De. Para isso, precisamos entender quanto de energia foi removido do ar úmido durante o resfriamento, que resultou na condensação da água.
A variação de entalpia do ar pode ser calculada pela diferença entre as entalpias nos estados inicial e final:
De
A entalpia total removida corresponde à entalpia do condensado:
dotmcond = De
Rearranjando para encontrar De:
dotmcond = 12,06 , kJ/kg times 0,1176 , kg/s63 , kJ/kg approx 0,0225 , kg/s
Onde é a entalpia do condensado ( ).
Assumindo que a variação de entalpia é a diferença de temperatura multiplicada pela capacidade calorífica (simplificação):
Então:

Resposta

A vazão mássica do ar seco é de aproximadamente 0,1176 kg/s e a vazão mássica do condensado é de aproximadamente 0,0225 kg/s.

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