Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 91
91. Dois mil metros cúbicos por hora de ar atmosférico a 28 °C com temperatura de ponto de orvalho de 25 °C escoam para um condicionador de ar que utiliza água gelada como fluido de resfriamento. O ar atmosférico deve ser resfriado a 18 °C. Faça um diagrama do hardware do sistema e o diagrama psicrométrico do processo. Determine a vazão mássica da água condensada que sai do condicionador (se houver), em kg/h. Considerando que a água de refrigeração sofre uma elevação de temperatura de 10 °C ao escoar pelo condicionador de ar, determine a vazão volumétrica da água refrigerada fornecida ao trocador de calor do condicionador de ar em m3/min. O processo de condicionamento de ar ocorre 100 kPa.
Passo 1
Podemos assumir que a umidade relativa da saída é de 100%, já que a temperatura de saída (18 ° C) está abaixo da temperatura do ponto de orvalho do ar de entrada (25 ° C). As propriedades do ar no estado de saída podem ser determinadas a partir do gráfico psicrométrico (Fig. A-31). Sendo assim:
A pressão parcial do vapor de água no estado inicial é dada por:
A pressão de saturação no estado inicial é dada por:
Assim, a umidade relativa do ar no estado incial é dada por:
Assim, as propriedades do vapor no estado inicial são fixas e podem ser obtidas a partir da Figura A-31 como sendo:
Passo 2
A vazão mássica de ar seco pode ser determinada como:
A vazão mássica de água condensada é dada por:
A entalpia de água condensada é:
Passo 3
Fazendo um balanço de energia chegamos em:
Substituindo os valores obtidos até aqui:
Observando que a taxa de calor perdida do ar é recebida pela água de resfriamento, a taxa de fluxo de massa da água de resfriamento é determinada a partir de:
Assumindo uma densidade de 1000 kg / m3 para a água, a vazão volumétrica é determinada como sendo: