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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 133

Um tanque de 1,8 m 3 contém ar saturado a 20 °C e 90 kPa. Determine (a) a massa do ar seco, (b) a umidade específica e (c) a entalpia do ar por unidade de massa do ar seco.

Passo 1

Temos que a pressão parcial do vapor será igual a pressão de saturação da água a 20 °C, assim, ao olharmos a tabela de vapor encontraremos que P v = 2,339   k P a .

Assim, a pressão do ar seco será dada pela pressão total menos a pressão do vapor, logo:

P a = P - P v = 90 k P a - 2,339 k P a = 87,66   k P a

Assim, considerando que o ar é um gás ideal, teremos:

m a = P a V R a T = 87,66   k P a × 1,8   m 3 0,287   k P a ⋅ m 3 / k g ⋅ K × 293   K = 1,88   k g

Passo 2

Para encontrar a umidade específica, usaremos a seguinte expressão:

ω = 0,622 P v P - P v = 0,622 × 2,3392 k P a 87,66   k P a = 0,0166   ( k g   d e   H 2 O ) / ( k g   d e   a r   s e c o )

Passo 3

A entalpia será encontrada utilizando a seguinte expressão:

h = h a + ω h v ≅ c p T + ω h v

Temos que o c p do ar é de 1,005 k J / k g ⋅ ° C e a entalpia do vapor é dado por h v = 2537,4   k J / k g , assim:

h = 1,005   k J / k g ⋅ ° C × 20 ° C + 0,0166 × ( 2537,4   k J / k g ) = 62,2   k J / ( k g   d e   a r   s e c o )

Resposta

Assim,

  1. 1,88 kg;
  2. 0,0166 kg de H 2 O /kg de ar seco;
  3. 62,2 kJ/kg de ar seco.
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