Enunciado

81- Uma câmara de saturação isolada é alimentada com um escoamento de 2   k g / s de ar completamente seco a T 1 e 100   k P a . O ar então é resfriado até atingir a temperatura de 10   ° C e 100   k P a pelo borrifamento de água líquida a 10   ° C e 100   k P a .

Deste modo, a câmara descarrega um escoamento de ar saturado a 10   ° C . O processo ocorre em regime permanente e não existe interação trabalho no processo.

Determine a umidade absoluta na seção de descarga da câmara e a vazão em massa de água líquida que é borrifada no escoamento de ar. Calcule, também, a temperatura do escoamento de ar seco, T 1

Passo 1

Certeza que essa questão deve ter sido feita por um brasiliense, pra frisar que o ar é seco

A Las Vegas brasileira (e falo Las Vegas no mal sentido mesmo, não pelo seu povo que é lindo, mas você já entendeu né)

Desenhando o que se é dito na questão, temos a seguinte representação

Supondo que entra água líquida 100 % saturada, então pela tabela B . 1.1 temos as seguintes propriedades para essa água a 10   ° C

p s a t = 1.2276   k P a

h l = 41.99   k J / k g

h l v = 2477.7   k J / k g

Passo 2

E como queremos saber a umidade absoluta ( ω ) na saída então podemos utilizar da fórmula:

ω = 0.622 p l p a

Com os índices a se refere ao ar na saída e l a água líquida que entra na câmara, logo sabendo que a pressão da água é a pressão da saturação e que a pressão do ar sem o vapor na descarga é de 100   k P a decrescida dos 1.2276   k P a vinda da água, então:

ω = 0.622 × 1.2276   100 - 1.2276   = 0.00773

E assim resolvemos uma pequena parte da questão vamos para mais

Passo 3

Outra coisa que ele quer é a vazão de massa de água líquida que entra nessa câmara e já que sabemos a umidade absoluta podemos enxergar a outra equação de ω que é:

ω = m l ˙ m a ˙

Onde sabemos que m a ˙ = 2   k g / s então a massa de líquido que entra é de:

m ˙ l = 0.00773 × 2 = 0.0155   k g / s

Demos mais um passo para a resolução da questão, falta o último

Passo 4

E agora queremos saber a temperatura T 1 que foi a única incógnita da figura e nós podemos encontrar essa com a energia calorífica que rola no ar durante o processo

Se fizermos a diferença entre as entalpias do ar conseguiremos fazer:

h a r   e n t r a d a   - h a r   s a i d a = c p T 1 - T 2

E imagina só, a umidade absoluta nos ajuda nessa tarefa pois

h a r   e n t r a d a   - h a r   s a i d a = ω h l v = 0.00773 × 2477.7 = 19.153   k J / k g

E como c p   a r = 1.0035   k J / k g K , então:

19.153 = 1.0035 T 1 - 10 + 273

T 1 = 302.086   K = 29.09   ° C

Aquela coisa, conceitos novos, são um tanto difíceis de entrar na cabeça, mas depois se vê que faz o total sentido. Vamos fazer elas ficarem mais naturais para você a medida que formos fazendo mais questões. Então? Vamos nessa?

Resposta

ω = 0.00773

m ˙ l = 0.0155   k g / s

T 1 = 302.086   K = 29.09   ° C

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

12 – 59 C A temperatura do hélio será alterada se seu escoamento for estrangulado adiabaticamente de 300K e 600k P a para 150k P a ?
12 – 57 C A pressão de um fluido sempre diminui durante um processo de estrangulamento adiabático. Isso também é válido para a temperatura?
12 – 55 C O que representa o coeficiente Joule-Thomson?
13 – 47 C A energia total interna de uma mistura de gases ideais é igual à soma das energias internas de cada gás individual da mistura? Responda a mesma pergunta considerando uma mistura de gases rea
13 – 52 C Considere que a variação da entalpia de uma mistura de gases reais que passa por um dado processo deve ser determinada. A variação da entalpia de cada gás individual é determinada pelo uso d