Enunciado

Dez mil metros cúbicos por hora de ar atmosférico a 1 atm e 28 °C com uma temperatura de ponto de orvalho de 25 °C devem ser resfriados para 18 °C. Determine a taxa na qual o condensado sai desse sistema e a taxa de resfriamento, considerando que o condensado deixa o sistema a 20 °C.

Passo 1

Este é um processo de fluxo constante e, portanto, a vazão mássica do ar seco permanece constante durante todo o processo ( m a 1 ˙ = m a 2 ˙ = m a ˙ ) .

Ar seco e vapor de água são gases ideais.

As mudanças de energia cinética e potencial são insignificantes.

Os estados de entrada e saída do ar são completamente especificados e a pressão total é de 1 atm. As propriedades do ar em vários estados são determinadas a partir da tabela psicrométrica (Figura A-31) como:

h 1 = 79.6   k J / k g   a r   s e c o

ω 1 = 0.0202   k g   H 2 O /   k g   a r   s e c o

v 1 = 0.881   m 3 / k g   a r   s e c o

E

ϕ 2 = 1.0

h 2 = 51.0   k J / k g   a r   s e c o  

ω 2 = 0.0130   k g   H 2 O / k g   a r   s e c o

E também,

h w = h f   à   20 ° C = 83.915   k J / k g

Passo 2

A quantidade de umidade no ar diminui devido à desumidificação ( ω 2 < ω 1 ) . O caudal mássico do ar é:

m ˙ a 1 = V 1 ˙ v 1 = 3.153   k g / s

Aplicando as equações do balanço de massa de água e balanço de energia na seção combinada de resfriamento e desumidificação:

Balanço de Massa de Água:

∑ m ˙ w , i = ∑ m ˙ w , e → m ˙ a 1 ω 1 = m ˙ a 2 ω 2 + m ˙ w

m ˙ w = m ˙ a ( ω 1 - ω 2 ) = 0.0227   k g / s

Equilíbrio energético:

E ˙ e n t - E ˙ s a í d a = Δ E ˙ s i s t e m a   = 0

E ˙ e n t = E ˙ s a í d a

∑ m ˙ i h i = Q ˙ s a í d a + ∑ m ˙ e h e

Q ˙ s a í d a   = m ˙ a 1 h 1 - m ˙ a 2 h 2 - m w ˙ h w = 88.3   k W

Resposta

m ˙ w = 0.0227   k g / s

Q ˙ s a í d a   = 88.3   k W

Ver Outros Exercícios desse livro