Um ar-condicionado que apura em regime permanente recebe ar úmido a 28 ° C . I bar 10 5   P a e 70 % de umidade relativa. O ar úmido primeiro passa por uma serpentina de resfriamento na umidade desumidificador e algum vapor d'água é condensado, A taxa de transferência de calor entre 0 ar úmido e a serpentina de resfriamento é de 11 toneladas   d e   r e f r i g e r a c ̦ ã o .   O s   f l u x o s   d e   a r   u ́ m i d o   s a t u r a d o   e   d e   c o n d e n s a d o   s a e m   d a unidade desumidificadora à mesma temperatura. O ar úmido então passa através de uma unidade de aquecimento, saindo a 24 ∘ C , 1 barr 10 5   P a   e   40 % de umidade relativa. Desprezando o s   e f e i t o s   d a s   e n e r g i as cinética e potencial. Determine

  ( a )   a   t e m p e r a t u r a   d e   s a i ́ d a   d o   a r   u ́ u i d o   d a   u n i d a d e e m ∘ C .   ( b )   a   v a z i o   v o l u m e ́ t r i c o   d o   a r   q u e   e n t r a   n o   a r - c o n d i c i o n a d o ,   e m   m ³ /min(c) a taxa de condensação da água, em k g / m i n .(d) a taxa de transferência de calor do ar que passa pela unidade de aquecimento, em k W .

Passo 1

CONHECIDO: Considere o umidificador de spray a vapor do problema 12.80.

ENCONTRE: Determine a taxa de destruição de energia.

Esquemas e dados fornecidos – veja a solução do 12.80

Estado 1

T 1 = 95 ∘ F P 1 = 14.6961 b f h i n ⋅ 2 ω 1 = 0.01053 l b ( v ) ( b l a ) m ˙ a = 400.9 l b / m i n

Estado 2

T 2 = 230 ∘ F

Sat. vapor

m ˙ 2 = 3.304 H / m i n

Estado 3

T 3 = 96.79 ∘ F P 3 3 = 14.696 l b + l i n 1 ⁡ 2 ω 3 = 0.01877 l b v 3 / b ( a )

PREMISSA: 1-2 veja a solução do problema 12.80. (3) deixe T 0 = 95 ∘ F = 550 ∘ R .

ANÁLISE: A taxa de destruição de exergia pode ser avaliada usando E ˙ α = T 0 σ ˙ c v , onde σ cV é encontrado a partir de um balanço de taxa de entropia

0 = ∑ j   Q ˙ 1 * 0 T j + m ˙ a s a T 1 , P a 1 + ω 1 s v T 1 , P v 1 + m ˙ 2 S 9 T 2 - m ˙ a s a T 3 , P a 3 + ω 3 S v T 3 , P v 3 + σ ˙ c v

σ ˙ c v = m ˙ a s a T 3 , p a 3 + ω 3 s v T 3 , P v 3 - m ˙ a s a T 1 , p a 1 + ω 1 ≤ T 1 , p v - m ˙ 2 s g T 2 (1)

Passo 2

Conforme observado, os termos entre colchetes são determinados exclusivamente a partir dos dados fornecidos. (1) Essas funções são fornecidas por 1 T . Assim, Ed é determinado usando TI da seguinte forma:

Código IT

T 1 = 95 / /   ∘ F p 1 = 14.696 / / l b f / i n 2 w 1 = 0.01053 / / l b ( v ) / b ( a ) m d o t a = 400.9 l / l b / m i n T 2 = 230 / /   ∘ F × 2 = 1   T 3 = 96.79 / /   ∘ F p 3 = 14.696 / / l b f / i n 2 w 3 = 0.01877   / / l b ( v ) / b ( a ) T o = 555 / /   ∘ R

s 1 = s a ⁡ T w ( T 1 , w 1 , p 1 ) s 3 =

sa_Tw ( T 3 , w 3 , p 3 ) psat = Psat_T('Water/Steam", T2) s 2 = ssat_Px("Water/Steam", psat, × 2 )

sigmadot = m d o t a *   s 3 - s 1 - ( w 3 - w 1 ) *   s 2 Edotd = T o ⋆ sigmadot

IT Resultados σ ˙ c V = 1.526 B t u / m i n ∘ R E ˙ d = 846.8 B t u / m i n

Passo 3

Para estados de vapor d'água onde o modelo de gás ideal se aplica, Eq. 6.19 pode ser invocado para escrever

s ( T ) P V ) = S g ( T ) - B _ M V l n ⁡ P y P 1

Além disso, aplicando a Eq. 6,21 para o ar seco

S T , P a - S T r e f   , P r e f ∘ = 5 ∘ ( T ) - S 0 T r e f   - R a l n ⁡ P a   P r e f     S T , P A = S ∘ ( T ) - s ∘ T r e f   - R ‾ M a l n ⁡ p - P v   P r e t    

Portanto S ( T , ω , p ) = s ∘ ( T ) - s ∘ T r e f - B ‾ a l n ⁡ p - P v   P r e t   + ω s g ( T ) - R ‾ M v l n ⁡ ϕ

As funções em TI são baseadas neste relacionamento. A execução de um cálculo manual para verificar o resultado de TI é deixada para o leitor.

Resposta

As funções em TI são baseadas neste relacionamento. A execução de um cálculo manual para verificar o resultado de TI é deixada para o leitor.

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