Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 147
Um tanque não isolado cujo volume é de contém ar a de umidade relativa. O tanque está ligado a uma linha de fornecimento de água no qual ela escoa a . A água é pulverizada para o tanque até que a umidade relativa da mistura ar-vapor seja de . Determine a quantidade de água fornecida ao tanque (em ), a pressão final da mistura ar-vapor no tanque (em ) e a transferência de calor necessária durante o processo para manter a a mistura ar-vapor no tanque.
Passo 1
Antes de partirmos para a resolução propriamente dita vamos fazer algumas considerações que são:
- Ar seco e vapor de água são gases ideais.
- As mudanças de energia cinética e potencial são insignificantes.
O estado inicial do ar úmido é completamente especificado. As propriedades do ar no estado de entrada podem ser determinado a partir do gráfico psicrométrico ou usando as funções psicrométricas do EES (que é o que vamos utilizar), assim, encontramos
Temos ainda que a massa no inicial no tanque é
A pressão parcial do ar seco no tanque é
Então, a pressão do ar úmido no tanque é determinada a partir de
Chegando nesse ponto não podemos corrigir explicitamente o estado final por uma solução manual. No entanto, o uso de EES que possui funções internas para ar úmido propriedades, permite que calculemos as propriedades finais do estado são determinadas como
Passo 2
Continuando com a resolução podemos encontrar as pressões parciais nos estados inicial e final que serão
O volume específico da água a é
As energias internas por unidade de massa de ar seco no tanque são
Passo 3
Sendo assim, a entalpia da água que entra no tanque a partir da linha de suprimento é
A energia interna do vapor de água no estado final é
A quantidade de água fornecida ao tanque é
Por fim, para concluirmos vamos utilizar o balanço de energia e vamos obter