Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 73
Ar úmido saturado a e e aquecido ate à medida que escoa por um tubo de de diametro a uma velocidade de . Desprezando as perdas de pressão, calcule a umidade relativa na saída do tubo e a taxa de transferência de calor (em ), para o ar.
Passo 1
Temos nossas condições de entrada e temos que determinar a taxa de calor de aquecimento.
Precisamos determinar a umidade relativa de saída.
Assumindo que o processo está em regime permanente. Portanto, o fluxo de massa é equivalente na entrada e saída ().
Ar seco e água são gases ideais.
A variação da energia cinética e potencial é insignificante.
A quantidade de umidade permanece igual durante o processo, ou seja, (). Utilizando as condições de entrada vamos determinar as propriedades de entrada olhando no diagrama psicrométrico (Figura A-31).
Determinando as propriedades, para assim determinar e para utilizar a equação do balanço de energia para determinar a taxa:
Utilizando a formula do gás ideal podemos determina o volume específico de entrada:
Utilizando a formula de umidade relativa temos:
Agora que temos todas a propriedades de entrada, podemos determinar :
Passo 2
Utilizando os mesmos itens utilizados para determinar as propriedades de entrada utilizaremos para as de saída:
Com isto temos a umidade relativa de saída do ar:
Continuando na busca para determinar :
Finalmente podemos calcula-lo:
Passo 3
Encontramos , e para completar nossa equação do balanço de energia temos que encontra o fluxo de massa.
Para isso iremos calcular primeiro o fluxo volumétrico para ai sim utilizar a formula de fluxo de massa:
Calculando o fluxo de massa:
Passo 4
E finalmente podemos calculara taxa de calor de aquecimento:
Resposta
Umidade relativa de saída do ar:
Taxa de calor de aquecimento: