Enunciado

Ar a 14,7 psia, 40 °F e 50% de umidade relativa é aquecido até 65 °F em uma seção de aquecimento e, em seguida, umidificado com a introdução de vapor de água. O ar deixa a seção de umidificação a 75 °F e 45% de umidade relativa. Determine

  1. a quantidade de vapor adicionado ao ar, em lbm H 2 O /lbm de ar seco, e
  2. a quantidade de transferência de calor para o ar na seção de aquecimento, em Btu/lbm de ar seco.

Passo 1

Vamos assumir que:

Este é um processo de fluxo constante e, portanto, a vazão mássica do ar seco permanece constante durante todo o processo ( m a 1 ˙ = m a 2 ˙ = m a ˙ ).

Ar seco e vapor de água são gases ideais.

As mudanças de energia cinética e potencial são insignificantes.

Os estados de entrada e saída do ar são completamente especificados e a pressão total é de 1 atm. As propriedades do ar em vários estados são determinadas a partir da tabela psicrométrica (Figura A-31E ou EES) como

h 1 = 12.40   B t u / l b m   a r   s e c o

ω 1 = 0.002586   l b m   H 2 O / l b m   a r   s e c o

h 2 = 18.44   B t u / l b m   a r   s e c o

ω 2 = ω 1 = 0.002586   l b m   H 2 O / l b m   a r   s e c o

h 3 = 27.10   B t u / l b m   a r   s e c o  

ω 3 = 0.008298   l b m   H 2 O / l b m   a r   s e c o  

Passo 2

Na letra a, a quantidade de umidade no ar permanece constante, flui através da seção de aquecimento ( ω 1 = ω 2 ), mas aumenta na seção de umidificação ( ω 3 > ω 2 ) . A quantidade de vapor adicionada ao ar na seção de aquecimento é

Δ ω = ω 3 - ω 2 = 0.008298 - 0.002586 = 0.0057   l b m   H 2 O / l b m   a r   s e c o

Passo 3

Na letra b, a transferência de calor para o ar na seção de aquecimento por unidade de massa de ar é

q e n t = h 2 - h 1 = 6.0   B t u / l b m   a r   s e c o

Resposta

  1. Δ ω = ω 3 - ω 2 = 0.008298 - 0.002586 = 0.0057   l b m   H 2 O / l b m   a r   s e c o
  2. q e n t = h 2 - h 1 = 6.0   B t u / l b m   a r   s e c o
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