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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 84

Uma vazão de 0,1   m 3 / s de ar atmosférico entra numa unidade de condicionamento a 102   k P a , 30 ° C e com umidade relativa de 60 % . A mistura ar-vapor deixa a unidade de condicionamento a 95   k P a , 15 ° C e com umidade relativa de 100 % . Sabendo que o líquido condensado também deixa a unidade a 15 ° C , determine a taxa de transferência de calor no processo.

Passo 1

Opa, tudo bem?

Vem comigo resolver essa questão?

Vamos lá então!

Começamos o nosso problema obtendo algumas propriedades do sistema.

Estágio 1:

p v 1 = ϕ 1 p g 1

Na Tabela B.1.1:

p g 1 = 4,246   k P a

Então:

p v 1 = 0,6 ⋅ 4,246

p v 1 = 2,5476   k P a

Calculando w 1 :

w 1 = 0,622 ⋅ p v 1 p a 1 = 0,622 ⋅ p v 1 p 1 - p v 1 = 0,622 ⋅ 2,576 102 - 25476

w 1 = 0,01593

Assim, calculando m a :

m a ˙ = p a 1 V ˙ 1 R a T 1 = 99,45 ⋅ 0,1 0,287 ⋅ 303,2

m a ˙ = 0,1143   k g / s

Estágio 2:

Pela Tabela B.1.1:

p v 2 = p g 2 = 1,705   k P a

Calculando w 2 :

w 2 = 0,622 ⋅ p v 2 p a 2 = 0,622 ⋅ p v 2 p 2 - p v 2 = 0,622 ⋅ 1,705 95 - 1,705

w 2 = 0,01137

Passo 2

O problema nos pede para determinar a taxa de transferência de calor no processo.

Aplicando a equação de energia:

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

Q ˙ m a ˙ = c p a T 2 - T 1 + w 2 h v 2 - w 1 h v 1 + w 1 - w 2 h L 3

Pela Tabela B.1.1, obtemos as propriedades que substituindo, temos:

Q ˙ m a ˙ = 1,004 ⋅ 15 - 30 + 0,01137 ⋅ 2528,9 - 0,01593 ⋅ 2556,2 + 0,00456 ⋅ 63

Q ˙ m a ˙ = - 26,732

Q ˙ = 0,1143 ⋅ - 26,732

Q ˙ = - 3,055   k W

Foi mais fácil do que imaginava né?

Até a próxima questão!

Resposta

Q ˙ = - 3,055   k W

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