Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 129
Durante um dia de verão em Phoenix, cidade norte-americana, o ar está a 1 atm, 100 °F e 15% de umidade relativa. Água a 70 °F é evaporada nesse ar para produzir ar a 75 °F e 80% de umidade relativa. Qual a quantidade de água necessária para isso (em lbm/lbm de ar seco) e quanto resfriamento é produzido (em Btu/lbm de ar seco)?
Passo 1
Para o processo de umidificação vamos ter o seguinte balanço de energia:
Note que, o balanço de massa para a água será dado por:
Note que as umidades específicas entram no equacionamento do balanço de água para mostrar que o ar contém uma certa quantidade de água, assim, nosso balanço de energia ficará da seguinte maneira:
Passo 2
Pelo diagrama psicométrico, conseguimos encontrar algumas propriedades termodinâmicas relacionadas ao ar, temos:
Já nas tabelas de vapor, conseguimos encontrar o valor da entalpia referente a água em uma temperatura de 70 °F, sendo .
Passo 3
Substituindo os dados no nosso balanço de energia, temos:
O sinal negativo representa o calor saindo do sistema, ou seja, energia retirada, resfriamento do sistema.
Para encontrar a massa de água necessária, basta fazer a variação da umidade específica, daí:
Resposta
Assim, a quantidade de água necessária é de 0,0067 (lbm de /lbm de ar seco) e o resfriamento produzido é equivalente a 1,55 Btu/lbm.