Ar externo a 50 ∘ F 10 ∘ C , 1 atm e 40 % de umidade relativa entra em um dispositivo de condicionamento de ar operando em regime permanente. Água líquida é injetada a 45 ∘ F 7 , 22 ∘ C e um fluxo de ar úmido sai com uma vazāo volumétrica de 1000 f t 3 / i n i n 28.3   m 3 / t n i n a 90 ∘ F 32 , 2 ∘ C . I atm e uma umidade relativa de 40 % . Desprezando os efeitos das energias cinética e potencial, determine

(a) a taxa à qual a água é injetada, em Ibm/min.(b) a taxa de transferência de calor para o ar úmido, em Btu/h.

Passo 1

CONHECIDO: Os dados operacionais são fornecidos para um secador industrial em estado estacionário.

Encontre: Determine a taxa de fluxo de massa de ar seco necessária e a taxa de transferência de calor para o ar úmido que flui através do secador.

Esquemas e dados fornecidos

Passo 2

PREMISSAS: (o volume de controle mostrado na figura da empresa está em estado estacionário com wev = O e efeitos desprezíveis da energia cinética e potencial. (2) Os fluxos de ar úmido aderem ao modelo ideal.

ANÁLISE: No estado estacionário, os balanços de massa dão

m ˙ a 1 = m i n a 2   = m i a 3 = m i n e m i n = m i v 2 , m i v 3 = m i v 2 + m i 4 = m i n 1   + m i 4

ω 3 m ˙ a = ω 1 m ˙ a + m i 4 ⇒ m ˙ a = 4   ω 3 ⋅ ω 1

Para encontrar ω 1   e   ω 2   : P v 1 = ϕ 1 P g 7 1 = ( 0 : 65 ) ( 0.5073 ) = 0.3297 l b f / i n 2 ,

P v 3 = ϕ 3 P T 3 = 0.3 ( 3.722 ) = 1.1166 l m f l i n 2 . Com eq 12.43

ω 1 = 0.622 0.3297 14.696 - 0.3297 = 0.01427 l b ( v ) l b ( a ) , ω 3 = 0.622 1.1166 14.696 - 1.1166 = 0.05115 16 ( v ) 1 b ( a )

Então m ˙ a = 270016 ( v ) / 4 ( 0.05115 ⋅ 0.01427 ) l b ( v ) ∣ b ( a ) = 73,210 1 b ( a ) h

Um equilíbrio da taxa de energia na unidade de aquecimento reduz para dar

0 = Q ˙ e v   – Wcr + m i a ⁡ h a 1 + m i v n ⁡ v 1 - ( m a h A 1 + ω 2 α h ν 2 ]

Ou Q c r = m i a ⁡ h a 2 - h a 1 + w h 12 - h γ 1

= 73,210 [ 177.23 - 129.06 + 0.01427 ( 1174.1 - 1096.4 ) ]

= 3.608 × 10 6 B t u / h

Resposta

= 3.608 × 10 6 B t u / h

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