Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 95
Uma unidade combinada de resfriamento e desumidificação de ar é alimentada com ar atmosférico a e com de umidade relativa. Essa mistura ar-vapor, primeiramente, é resfriada até uma temperatura que proporciona a condensação da quantidade adequada de água e posteriormente é aquecida, deixando a unidade a e com de umidade relativa. A vazão de mistura, nas condições de saída da unidade, é igual a . Determine a temperatura até a qual a mistura é resfriada inicialmente e a taxa de transferência de calor global na unidade.
Passo 1
Opa, tudo bem? Vamos resolver esta questão!
Para este exercício nós temos estágios, o processo corresponde ao resfriamento e o ao aquecimento.
Queremos a temperatura no estágio .
A pressão saturada em é dada a partir da análise das tabelas de propriedades termodinâmicas para a água saturada a .
Como temos a umidade relativa, podemos encontrar a pressão de vapor:
A umidade absoluta será:
Passo 2
Vamos fazer o mesmo passo a passo para obter as propriedades do estágio .
A pressão saturada em é dada a partir da análise das tabelas de propriedades termodinâmicas para a água saturada a .
Como temos a umidade relativa, podemos encontrar a pressão de vapor:
A umidade absoluta será:
Passo 3
Podemos usar a equação do gás ideal para descobrir a taxa de fluxo de massa de ar:
A quantidade de líquido condensado no estado é dada por:
Como a umidade absoluta do estado é igual a de , temos que:
A pressão no processo de aquecimento é constante. Sabendo disso, podemos interpolar para encontrar a temperatura de :
Passo 4
Sabendo a temperatura e pressão de cada estado, podemos encontrar suas respectivas entalpias específicas:
Agora é só aplicar na equação de balanço de energia para descobrir a taxa geral de transferência de calor:
Como , temos que:
Agora é só resolver: