Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 118
Água entra em uma torre de resfriamento a 95 °F e a uma taxa de 3 lbm/s, saindo a 80 °F. Ar úmido entra nessa torre a 1 atm e 65 °F com uma umidade relativa de 30%, saindo a 75 °F com umidade relativa de 80%. Determine a vazão mássica de ar seco que passa por essa torre.
Passo 1
Temos que o balanço de energia pode ser dado da seguinte forma:
Adotando a torre como sistema, temos as seguintes considerações:
- As condições de operação são estáveis, portanto, a taxa mássica de ar seco é constante;
- As variações de energia cinética e potencial são desprezíveis,;
- O resfriamento da torre é adiabático, ;
- Consideremos que o sistema opera em regime permanente, ;
- Consideremos que a torre não está recebendo e nem produzindo nenhum tipo de trabalho, ;
Assim, nosso balanço de energia fica da seguinte forma:
Passo 2
O fluxo de massa de ar é constante, daí ;
O balanço de massa para a água é dado por:
Assim, teremos que nosso balanço da energia ficará da seguinte forma:
Passo 3
Pelo diagrama psicométrico, conseguimos encontrar as entalpias do ar que passa pela torre, assim, para o ar que entra, temos:
Já para o ar que sai da torre, temos:
Passo 4
Agora, vamos utilizar as tabelas de vapor no final do livro para encontrar as entalpias da água que passa pela torre, assim:
Substituindo os valores no nosso balanço, temos:
Resposta
Temos então que a vazão mássica de ar seco que passa por essa torre é de 3,24 lbm/s.