Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 113

Uma unidade resfriador-umidificador é alimentada com 1   m 3 / s de uma mistura ar-vapor d’água a 40 ° C , 100   k P a e com 5 % de umidade relativa. A vazão de água líquida a 20 ° C borrifada na mistura é 20   k g / s e a taxa de transferência de calor da mistura para o equipamento é 20   k W . Sabendo que a pressão na seção de descarga de ar da unidade é 100   k P a , determine a temperatura e a umidade relativa da mistura ar-vapor d’água na seção descarga do equipamento.

Passo 1

Bora resolver essa questão comigo?

Vamos lá!

As propriedades foram obtidas pela Tabela B.1.1.

Para resolvermos nosso problema devemos analisar os estágios do processo separadamente.

Estágio 1:

T 1 = 40 ° C

p 1 = 100   k P a

ϕ 1 = 5 %

V ˙ a 1 = 1   m 3 / s

p g 1 = 7,3837   k P a

Devemos calcular algumas propriedades.

p v 1 = ϕ 1 ⋅ p g l = 0,05 ⋅ 7,3837 = 0,369   k P a

p a 1 = p 1 - p v 1 = 100 - 0,369 = 99,63   k P a

ω 1 = 0,622 ⋅ p v 1 p a 1 = 0,622 ⋅ 0,369 99,63 = 0,0023

m ˙ a 1 = p a 1 V ˙ a 1 R T a 1 = 99,63 ⋅ 1 0,287 ⋅ 313 = 1,108   k g / s

h v 1 = 2574,3   k J / k g

Pela Carta Psicrométrica do Apêndice E.4, temos:

ω 1 = 0,002

h 1 ≅ 65   k J / k g

Passo 2

Estágio 2:

E s t a d o   L í q u i d o

T 2 = 20 ° C

m ˙ f 2 = 20   k g / h = 0,00556   k g / s

h f 2 = 83,9   k J / k g

Aplicando a lei de conservação:

m ˙ a 1 = m ˙ a 3

m ˙ v 1 + m ˙ 12 = m ˙ v 3

ω 3 = m ˙ f 2 m ˙ a 1 + ω 1 = 0,00556 1,108 + 0,0023 = 0,0073

Passo 3

Estágio 3:

p 3 = 100   k P a

p v 3 = p 3 ω 3 0,622 + ω 3 = 100 ⋅ 0,0073 0,622 + 0,0073 = 1,16   k P a

Aplicando a equação da 1ª Lei:

Q ˙ + m ˙ a 1 h a 1 + m ˙ v 1 h v 1 + m ˙ f 2 h f 2 = m ˙ a 3 h a 3 + m ˙ v 3 h v 3

h a 3 - h a 1 + ω 3 h v 3 = ω 1 h v l + m ˙ f 2 h f 2 + Q ˙ m ˙ a 1

h a 3 - h a 1 + ω 3 h v 3 = 0,0023 ⋅ 2574,3 + 0,00556 ⋅ 83,9 - 20 1,108

h a 3 - h a 1 + ω 3 h v 3 = - 11,7

Por tentativa e erro, obtemos:

h a 3 ≅ 41,99   k J / k g

h v 3 ≅ 2519,7   k J / k g

O que nos leva a:

T 3 = 10 ° C

p g 3 = 1,23   k P a

ϕ 3 = p v 3 p g 3 = 1,16 1,23 = 0,94

Ufa!

Terminamos, até a próxima!

Resposta

T 3 = 10 ° C

ϕ 3 = 0,94

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Um tanque rígido e fechado, com volume de 5m 3 , contém uma mistura ar-vapor d’água saturada a 20 ° C e 100k P a em equilíbrio com 1k g de água líquida. O tanque é, então, aquecido até 80 ° C . Existe
Uma vazão de 0,1m 3 / s de ar atmosférico entra numa unidade de condicionamento a 102k P a , 30 ° C e com umidade relativa de 60 % . A mistura ar-vapor deixa a unidade de condicionamento a 95k P a , 1
As únicas fontes conhecidas de hélio são a atmosfera (fração molar aproximadamente igual a 5 × 10 - 6 ) e o gás natural. O projetista de uma unidade para separação de 100m 3 / s de gás natural admitiu
Dióxido de carbono a 320K é misturado, em regime permanente, com nitrogênio a 280K numa câmara isolada termicamente. Os dois escoamentos apresentam pressões iguais a 100k P a e a razão entre o número
Um conjunto cilindro-pistão contém 100k g de ar úmido saturado a 100k P a e 5 ° C . A mistura então é aquecida, num processo isobárico, até que a temperatura atinja 45 ° C . Determine o calor transfer