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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 98

A Fig. P 12.98 mostra o esboço de um aquecedor de ar doméstico que opera com uma vazão em massa de ar seco igual a 0,05   k g / s . A temperatura, pressão e umidade relativa do ar na seção de descarga do aquecedor ( 1 )   são iguais a 45   ° C ,   100   k P a   e   10 % . Um aquecedor elétrico pequeno, alimentado com água líquida a 15   ° C , adiciona vapor d'água, a 100   ° C   e   100   k P a , no ar aquecido. O ar condicionado é injetado numa sala   ( 4 )   a 30   ° C e com umidade relativa igual a 60 % . Determine a potência elétrica necessária para operar o aquecedor elétrico e a taxa de transferência de calor no escoamento de mistura entre as seções 1   e   4 .

Passo 1

Oi, tudo bem? Vamos resolver esta questão!

Vamos analisar as cartas psicométricas. Para T 1 = 45   ° C e ϕ 1 = 10 % , temos que:

ω 1 = 0,0056

h - 1 = 79   k J / k g   d e   a r   s e c o

Para T 4 = 30   ° C e ϕ 4 = 6 0 % , temos que:

ω 4 = 0,0 16

h - 4 = 90,5   k J / k g   d e   a r   s e c o

A massa de líquido adicionado será:

m ˙ l i q = m ˙ a ω 4 - ω 1

m ˙ l i q = 0,05 0,016 - 0,0056

m ˙ l i q = 0,00052   k g / s

Passo 2

Da equação da energia, para o aquecedor, teremos:

Q = m ˙ l i q 2676,05 - 62,98

Q = 1,3587   k W

Agora analisando a equação da energia para o fluxo do estado 1 → 4 , temos:

Q 1 → 4 + m ˙ a h - 1 + m ˙ l i q h g = m ˙ a h - 4

Q 1 → 4 = m ˙ a h - 4 - h - 1 - m l i q h l v

Substituindo os valores, temos:

Q 1 → 4 = 0,05 90,5 - 79 - 0,00052 2676,05

Q 1 → 4 = - 0,816   k W

Resposta

Potência do aquecedor: Q = 1,3587   k W .

Fluxo de transferência de calor no processo 1 → 4 : Q 1 → 4 = - 0,816   k W .

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