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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 101

Um desembaçador automotivo é alimentado com ar atmosférico a 21   ° C e com umidade relativa de 80 % . Neste equipamento, o ar é primeiramente resfriado, até que o excesso de umidade seja retirado da mistura, e posteriormente é aquecido até 41   ° C . Após estas operações, o ar tratado é injetado paralelamente aos vidros e a umidade relativa máxima aceitável, para o bom funcionamento do desembaçador, é 10 % . Determine o ponto de orvalho do ar atmosférico, a umidade absoluta do ar na seção de descarga do desembaçador, a temperatura mínima do ar no equipamento e a transferência de calor no resfriador.

Passo 1

Oi pessoal. Vamos resolver este exercício.

Eu particularmente acho bem legal essas questões que trazem situações do dia a dia e aplicações diretas.

Temos a condição de entrada 1 :

T 1 = 21   ° C

ϕ 1 = 80 %

E a condição de saída no estado 3 :

T 3 = 41   ° C

ϕ 3 = 10 %

Para o estado 1 das tabelas de vapor, temos que:

P g 1 = 2,505   k P a

Como:

ϕ = P v P g

Temos que:

P v 1 = 0,8 2,505

P v 1 = 2,004   k P a

A umidade absoluta do estado 1 será:

ω 1 = 0,622 2,004 100 - 2,004

ω 1 = 0,0127

Para esta pressão e umidade absoluta, das tabelas de vapor, temos que a temperatura do ponto de orvalho é de:

T p o = 17,35   ° C

Passo 2

Podemos realizar o mesmo procedimento para o estado 3 com P g 3 = 7,8258   k P a

P v 3 = 0,1 7,8258

P v 3 = 0,78258   k P a

A umidade absoluta do estado 3 será:

ω 3 = 0,622 0,78258 100 - 0,78258

ω 3 = 0,0049

Para esta pressão e umidade absoluta, das tabelas de vapor, temos que a temperatura do ponto de orvalho é de:

T p o 3 = 3,287   ° C

Analisando agora a umidade absoluta do sistema, temos que:

m ˙ l i q m ˙ a = 0,0127 - 0,0049

m ˙ l i q m ˙ a = 0,0078

Passo 3

Temos que a transferência de calor especifico no refrigerador será:

q = h a 2 - h a 1 + ω 2 h v 2 - ω 1 h v 1 + m ˙ l i q m ˙ a h f 2

Temos que:

h v 1 = h g 1 = 2539,882   k J / k g

h a 1 = 294,44   k J / k g

Para o estado T 2 = T p o 3 , temos que:

h v 2 = h g 2 = 2507,4   k J / k g

h a 2 = 276,82   k J / k g

h f 2 = 13,832   k J / k g

Substituindo os dados, temos que:

q = 276,82 - 294,44 + 0,0049 2507,4 - 0,0127 2539,882 + 0,0127 - 0,0049 13,832

q = - 37,482   k J / k g   d e   a r   s e c o

Resposta

T p o = 17,35   ° C

m ˙ l i q m ˙ a = 0,0078

T m í n = 3,287   ° C

q = - 37,482   k J / k g   d e   a r   s e c o

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