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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 128

A umidade relativa dentro da datcha do Prob. 14 - 127 deve ser levada a 60% por evaporação da água a 20 °C. Qual a quantidade de calor (em kJ) necessária para esse propósito por m 3 de ar na datcha?

Passo 1

Pelo exercício anterior conseguimos ver que dentro da datcha teríamos uma umidade relativa de 11,8%, ou seja, para essa umidade aumentar temos de ter algum umidificador, assim vamos fazer o balanço de energia para essa situação de umidificação, temos:

Q = Δ H ^

Passo 2

Teremos que o balanço de massa para a água ficará da seguinte forma:

ω 1 m a + m á g u a = ω 2 m a

Assim, nosso balanço de energia ficaria da seguinte forma:

Q = m a h 2 - m á g u a h á g u a - m a h 1

Q = - m á g u a h á g u a + m a h 2 - h 1 = h 2 - h 1 - ω 2 - ω 1 h á g u a

Passo 3

Pelo diagrama psicométrico encontramos algumas propriedades relacionada ao ar, assim, temos:

h 1 = 21,9   k J / ( k g   d e   a r   s e c o )

ω 1 = 0,00151   ( k g   d e   H 2 O ) / ( k g   d e   a r   s e c o )

υ 1 = 0,8268   m 3 / k g

h 2 = 37,7   k J / ( k g   d e   a r   s e c o )

ω 2 = 0,00773   ( k g   d e   H 2 O ) / ( k g   d e   a r   s e c o )

Já para a água, conseguimos encontrar nas tabelas de vapor que a 20 °C a sua entalpia será de h á g u a = 83,92   k J / k g .

Passo 4

Substituindo no nosso balanço de energia, temos:

Q = 37,7 - 21,9 k J / k g - ( 0,00773 - 0,00151 ) × ( 83,92   k J / k g ) = 15,278   k J / k g

Assim, para descobrir o calor por m 3 basta dividirmos pelo volume específico do ar, assim:

Q n e c e s s á r i a = Q υ 1 = 15,278   k J / k g 0,827   m 3 / k g = 18,47   k J / m 3

Resposta

Logo, a quantidade de calor necessária para o processo por m 3 é de 18,47 kJ.

Ver Outros Exercícios desse livro