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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 135

Ar a 15 psia, 60 °F e 50% de umidade relativa escoa em um duto de 8 polegadas de diâmetro a uma velocidade de 50 pés/s. Determine (a) a temperatura do ponto de orvalho, (b) a vazão volumétrica de ar e (c) a vazão mássica de ar seco.

Passo 1

Para determinarmos a temperatura do ponto de orvalho precisaremos saber a pressão de vapor do ar, daí:

P v = ϕ P s a t 60 ° F

Analisando as tabelas de vapor encontramos que a pressão de saturação a 60 °F é de 0,2564 psia, daí:

P v = 0,50 × 0,2564   p s i a = 0,1282   p s i a

Para encontrar a temperatura do ponto de orvalho basta procurar a temperatura nas tabelas de vapor, ou em algum software, em que teremos uma pressão de 0,1282 psia. Assim, encontramos uma temperatura de:

T p o = 41,3   ° F

Passo 2

Consideremos um duto cilíndrico, daí, teremos que a vazão volumétrica será dada por:

V ˙ = V A = V π D 2 4 = 50 p é s s × π × 8 12 p é s 2 4 = 17,45   p é s 3 / s

Passo 3

Já para a vazão mássica de ar seco, vamos encontrar a pressão de ar seco, que será dada por:

P a = P - P v = 15   p s i a - 0,1282   p s i a = 14,87   p s i a

Daí, encontraremos seu volume específico que será dado por:

υ 1 = R a T 1 P a

A constante dos gases do ar é de 0,3704 p s i a ⋅ p é 3 / l b m ⋅ R , assim:

υ 1 = 0,3704   p s i a ⋅ p é 3 / l b m ⋅ R × 520   R 14,87   p s i a

υ 1 = 12,95   p é s 3 / l b m

Daí, a vazão mássica de ar poderá ser dada por:

m ˙ a = V ˙ υ 1 = 17,45   p é s 3 / s 12,95   p é s 3 / l b m = 1,35   l b m / s  

Resposta

Assim,

  1. 41,3 °F;
  2. 17,45 p é s 3 / s ;
  3. 1,35 l b m / s .
Ver Outros Exercícios desse livro