Ar está sendo extraído sobre a superfície fria da serpentina de refrigeração de uma unidade de ar condicionado. Se
entram no ar condicionado, calcule o fluxo de massa de condensado, uma vez que o ar entra a
e com
de umidade relativa e sai a
e com
de umidade relativa. Calcule a capacidade de refrigeração da serpentina em
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre ar passando por uma serpentina fria de um ar condicionado. Temos que calcular duas coisas: o fluxo de massa de condensado e a capacidade de refrigeração da serpentina. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica do ar e psicrometria, que nos ajudam a entender como a temperatura e a umidade do ar mudam quando ele passa pelo sistema de refrigeração.
Passo 2
Primeiro, precisamos saber a massa de ar que está passando pelo ar condicionado por minuto. Sabemos que o volume de ar é de
. Para encontrar a massa, precisamos da densidade do ar. A densidade do ar pode ser calculada usando a equação dos gases ideais:
Onde:
-
é a pressão (vamos considerar pressão atmosférica padrão, ), -
é a constante específica do ar ( ), -
é a temperatura em Kelvin.
Vamos calcular a densidade do ar na temperatura de entrada,
, que é
.
Agora, a massa de ar por minuto é:
Passo 3
Agora que temos a massa de ar, vamos calcular o fluxo de massa de condensado. O condensado ocorre devido à mudança de umidade do ar quando ele passa pela serpentina fria.
Primeiro, precisamos encontrar a umidade específica do ar na entrada e na saída. A umidade específica (
) pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é a umidade relativa, -
é a pressão de vapor de água na temperatura considerada, -
é a pressão total (atmosférica).
Vamos usar tabelas de propriedade do ar para encontrar
:
- A
, - A
,
Então, para a entrada:
Para a saída:
A diferença de umidade específica é o que vai se condensar:
Agora, multiplicamos pela massa de ar para achar o fluxo de condensado:
Passo 4
Agora, vamos calcular a capacidade de refrigeração da serpentina. Isso envolve a quantidade de calor removido do ar para diminuir sua temperatura e umidade.
A capacidade de refrigeração (
) pode ser calculada pela soma do calor sensível e do calor latente:
Onde:
-
é o calor específico do ar ( ), -
é a variação de temperatura, -
é o calor latente da água ( ), -
é a variação da umidade específica.
Primeiro, convertemos
para kg de água por kg de ar:
Já temos
.
Agora, calculamos:
Convertendo para Watts (
):
Resposta
O fluxo de massa de condensado é aproximadamente
e a capacidade de refrigeração da serpentina é de cerca de
.