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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 104

Uma câmara de mistura é alimentada com 0,2 kg/s de ar úmido a 45   ° C e umidade relativa igual a 10 % e com 0,3 kg/s de ar úmido a 25   ℃ e umidadade absoluta igual a 0,018. Um aquecedor está instalado a jusante da câmera de mistura e o equipamento aquece o ar úmido até que a temperatura da mistura atinja 40   ℃ . Sabendo que a pressão em todos os escoamentos é constante e igual a 100 kPa, determine a temperatura e a umidade relativa na seção de descarga do câmara de mistura. Calcule, também, a taxa de transferência de calor no aquecedor e a umidade relativa da mistura descarregada do aquecedor.

Passo 1

Meus caros!

Para resolvermos o problema, vamos usar a equação da energia e a equação da continuidade:

m ˙ a 1 w 1 + m ˙ a 2 w 2 = m ˙ a 1 + m ˙ a 2 w 3 = m ˙ a 1 + m ˙ a 2 w 4

m ˙ a 1 h 1 ' + m ˙ a 2 h 2 ' = m ˙ a 1 + m ˙ a 2 h 3 '

No estado 1:

w 1 = 0.056

h 1 ' = 79   k J / k g

No estado 2:

∅ 2 = 90   %

h 2 ' = 90.5   k J / k g

Passo 2

Vamos encontrar w 3 e h 3 ' :

w 3 = w 4 = m ˙ a 1 w 1 + m ˙ a 2 w 2 m ˙ a 1 + m ˙ a 2

w 3 = 0.01304

h 3 ' = m ˙ a 1 h 1 ' + m ˙ a 2 h 2 ' m ˙ a 1 + m ˙ a 2

h 3 ' = 85.9   k J / k g

No estado 3:

T 3 = 32.5   ℃

∅ 3 = 45   %

No estado 4:

40   ℃

w 4 = 0.01304

Teremos:

h 4 ' = 94

∅ 4 = 29 %

Passo 3

Agora, vamos aplicar na equação da energia:

m ˙ a 1 h 1 ' + m ˙ a 2 h 2 ' + Q ˙ = m ˙ a 1 + m ˙ a 2 h 4 '

Q ˙ = m ˙ a 1 + m ˙ a 2 h 4 ' - m ˙ a 1 h 1 ' - m ˙ a 2 h 2 '

Q ˙ = 4.05   k W

Resposta

∅ 4 = 29 %

Q ˙ = 4.05   k W

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