Ar úmido a 95 ∘ F ( 35 ∘ C ) . I atm e umidade relativa de 30 %   entra em   u m   d i s p o s i t i v o   d e   u m i d i f i c a ç ã o   p o r   a s p e r s a ̄ o   d e   v a p o r de água em regime permanente con uma vazão volumétrica de 5700 lt /min in 161,4 in %   m i a s .   V a por de água saturado a 230 °F(110°C)é borrifada   n o   a r   u ́ m i d o ,   q u e   e n t ã o   s a i   d o d i s p o s i t i v o   c o m   u m a   u m i d a d e   r e l a t i v a   d e   50 % .   A   t r a n s f e r e n c i a   d e   c a l o r   e n t r e   o   d i s p o s t i v o   e   s u a   v i z i n h a n ç a     p o d e ser desprezada, assim como os efeitos das energia cinética e potencial. Determine

(a) a temperatura do fluxo de saída do ar úmido, em °F

(b)a taxa a qual o vapor é injetado em lbm/min

Passo 1

CONHECIDO: São fornecidos dados para um dispositivo de aquecimento e umidificação do ar. ENCONTRE: Determina a taxa de transferência de calor para o dispositivo e a taxa de água líquida injetada.

Passo 2

PREMISSAS: (1) O volume de controle mostrado na figura anexa está em estado estacionário com w ev = 0 e efeitos desprezíveis de kinehk e energia potencial. (1) O líquido entra como líquido saturado. Os fluxos de ar úmido aderem ao modelo de gás ideal

ANÁLISE: No estado estacionário, os balanços da taxa de massa dão

Ar m ˙ a 1 + m i a 2 = m i n 3  

Água m ˙ v 1 + w v v 2 + m ˙ w = 3   ⇒ m ˙ w = m ˙ v 3 - m ˙ v 1 - m i v 2 = ω 3 m ˙ a 3 - w 1 m ˙ a 1 - ω 2 m i n 2  

Combinando esses resultados

m ˙ w = ω 3 m 1 a 1 + m 1 a 2 - w 1 m i a 1 - ω 2 m i a 2 = m i n 1   ω 3 - ω 1 + m i 42 ⁡ w 3 - ω 2

Para encontrar ω 1 , ω 2 , ω 3 : R n = ϕ 1 P 4 T 1 = 0.8 0.1217 = 0.0973616 f l i n 2 . P 12 = ϕ 2 P 1 7 2 = 0.8 0.2563 =   0.20504   l b f l i n ' .   P 33 = ϕ 3 P 9 T 3 = 0.35 ( 0.5967 ) = 0.2088516 f l i n 2 .

ω 1 = 0.622 0.09736 14.696 - 0.09736 , ω 2 = 0.622 0.20504 14.696.0 . 20504 , ω 3 = 0.622 0.20885 14.616 - 0.20985

= 0.004148 l b ( v ) 16 ( a ) = 0.0088 16 ( v ) B ( a ) = 0.00897 1 b ( v ) 1 b ( A )

m A 1 = ( A V ) V a 1 = P a 1 ( A V ) 1 B M a T 1 = ( 14.696 - 0.09736 ) × N % 15 t f + 2 250 f t 3 m i n = 1545 28.97 ( 4.64 16.00 500 ∘ R   19.71 : 16 ( a ) m i n

m ˙ α 2 = ( A V ) 2 V A 2 = P 22 ( A v ) 2 R → M A T 2 = ( 14.696 ⋅ 0.20504 ) ( 144 ) ( 1000 ) 1545 28.97 ( 520 ) = 75.24 16 ( a ) m i n

Substituindo valores na eq 1

m ˙ ω = ( 19.71 ) [ 0.00897 - 0.004148 ] + ( 75.24 ) [ 0.00897 - 0.0088 ] = 0.1078 t b m i n

Uma equação da taxa de energia em estado estacionário dá

0 = θ ˙ c v - i ˙ e r 0 + m a , h a 1 + i n v , h v + m ˙ ω h 4 - ( m a g a a + l i v 3 ⁡ h v ]

Passo 3

Portanto

Q a = m a s ⁡ h a T 3 + ω 3 h g T 3 - m a r ⁡ [ h a T 1 + w 1 h g T 1 ] - m ˙ a 2 h a T 2 + ω 2 h g T 2 - m ˙ w h f T 4

= 94.95 [ 130.26 + 0.00897 ( 1098.55 ) ] - 19.7 i [ 119.48 + 0.004148 ( 1078.9 ) ]

- 75.24 [ 124 : 27 + 0.0088 ( 1087.7 ) ] - 0.1078 ( 23.10 )

= 94.95 [ 140.11 ] - 19.71 [ 123.96 ] - 75.24 [ 133.84 ] - 2.5

787.5 B t u m i n

Resposta

787.5 B t u m i n

Ver Outros Exercícios desse livro