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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 106

106. Repita o Prob. 14–105, considerando uma pressão total da câmara de mistura equivalente a 90 kPa.

Passo 1

As propriedades de cada fluxo de entrada são determinadas como:

P v 1 = ϕ 1 P g 1 = ϕ 1 P s a t , 32 ° C = 1,90   k P a

P a l = P 1 - P v 1 = 90 - 1,90 = 88,1   k P a

v 1 = R a T 1 P a l = 0,994 m 3 k g   d e   a r   s e c o

ω 1 = 0,622 P v 1 P 1 - P v 1 = 0,0134   k g   d e   H 2 O k g   d e   a r   s e c o

h 1 = c p T 1 + ω 1 h g 1 = 66,45 k J k g   d e   a r   s e c o

e,

P v 2 = ϕ 2 P g 2 = ϕ 2 P s a t , 1 2 ° C = 1,26   k P a

P a 2 = P 2 - P v 2 = 90 - 1,26 = 88,74   k P a

v 2 = R a T 2 P a 2 = 0,922 m 3 k g   d e   a r   s e c o

ω 2 = 0,622 P v 2 P 2 - P v 2 = 0,00883   k g   d e   H 2 O k g   d e   a r   s e c o

h 1 = c p T 2 + ω 2 h g 2 = 34,34 k J k g   d e   a r   s e c o

A vazão mássica do ar seco em cada corrente é dada por:

m ˙ a 1 = V ˙ 1 v 1 = 20   m 3 / m i n 0,994 m 3 k g   d e   a r   s e c o = 20,12   k g / m i n

m ˙ a 2 = V ˙ 2 v 2 = 25   m 3 / m i n 0,922 m 3 k g   d e   a r   s e c o = 27,11   k g / m i n

Desde a conservação da massa,

m ˙ a 3 = m ˙ a 1 + m ˙ a 2 = 47,23   k g / m i n

A umidade específica e a entalpia da mistura podem ser determinadas a partir das Eqs. 14-24, que são obtidos combinando a conservação das equações de massa e energia para a mistura adiabática de duas correntes:

m ˙ a 1 m ˙ a 2 = ω 2 - ω 3 ω 3 - ω 1 = h 2 - h 3 h 3 - h 1

20,12 27,11 = 0,00883 - ω 3 ω 3 - 0,0134 = 34,34 - h 3 h 3 - 66,45

Que podruz,

ω 3 = 0,0 108   k g   H 2 O k g   d e   a r   s e c o

h 3 = 48,02   k J k g   d e   a r   s e c o

Passo 2

Essas duas propriedades fixam o estado da mistura. Outras propriedades da mistura são determinadas por:

h 3 = c p T 3 + ω 3 h g 3 = c p T 3 + ω 3 ( 2501,3 + 1,82 T 3 )

T 3 = 20,5 ° C

ω 3 = 0,622 P v 3 P 3 - P v 3

P v 3 = 1,54   k P a

ϕ 3 = P v 3 P g 3 = 0,639

Finalmente,

P a 3 = P 3 - P v 3 = 90 - 1,54 = 88,46   k P a

v 3 = R a T 3 P a 3 = 0,952 m 3 k g   d e   a r   s e c o

V ˙ 3 = m ˙ a 3 v 3 = 45   m 3 / m i n

Resposta

ω 3 = 0,0108   k g   H 2 O k g   d e   a r   s e c o

T 3 = 20,5 ° C

ϕ 3 = 0,639

V ˙ 3 = 45   m 3 / m i n

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