Psicrometria: Condicionamento de Ar e Balanços de Massa e Energia., Notas de aula de Energia

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Introdução à Psicrometria

Parte

Processos de condicionamento de ar

• Em diversas aplicações, o ar deve ser condicionado
  • Temperatura e umidade adequados
  • Zona de conforto: 22°C ≤ T ≤ 27°C e 40% ≤ φ ≤ 60%
• Existem dispositivos que fazem isto
  • Umidificador
  • Desumidificador
  • Resfriador evaporativo
  • Torre de resfriamento
  • Etc.

Balanços de Massa e de Energia

• Massa:
  • onde
  • logo
• Energia:
  • onde hv2 = hg2 e hv1 = hg1, pois h=h(t) para gás perfeito

Balanços de Massa e de Energia

• assim
• e com
• finalmente
• OBS: o primeiro termo sublinhado pode ser avaliado como:

Balanços de Massa e de Energia

• OBS:
  • Em muitos problemas práticos, a dificuldade estará apenas em encontrar a vazão mássica do ar, pois H 1 /ma e H 2 /ma podem ser diretamente obtidos das cartas psicrométricas

𝐻 1 𝑚𝑎

𝐻 2 𝑚𝑎 Carta psicrométrica Carta psicrométrica

Processos na carta psicrométricos

• Diversos processos podem ser diretamente avaliados

utilizando-se cartas psicrométricas

• Para tanto, seguem-se as linhas de propriedades que permaneceram constantes, até se chegar ao ponto desejado

Processos na carta psicrométrica

• Ar é muito frio ou muito quente
  • Ar é aquecido ou resfriado
  • Linhas A -> C e B -> C
• Ar é muito frio e umidade baixa
  • Ar é aquecido e depois umidade é adicionada
  • D -> E + E -> C
• A temperatura é adequada, mas a umidade é muito alta
  • Ar é resfriado e umidade é removida, depois ele é aquecido
  • F -> G -> H + remoção de condensado + H -> I
• Ar é muito quente e umidade e baixa
  • Água é adicionada
  • J -> K
• Ar é quente e umidade adequada
  • Uma corrente de ar mais frio é misturada ao ar quente
  • L -> M (ar frio) e I -> M (ar quente)

Questão

• Ar a 5°C e 70% de umidade relativa é aquecido até 25°C (obs:

temperaturas de bulbo seco). A vazão volumétrica é de 50

m^3 /min (no estado inicial) e a pressão da mistura é P = 100

kPa. Encontre: (i) a transferência de calor que ocorre durante

este processo e (ii) a umidade relativa final

Solução

• h 1 => carta psicrométrica
  • h 1 = 14 kJ/kg ar seco
• h 2 => carta psicrométrica
  • Notar que ω se conserva!
  • Nenhuma umidade é Adicionada ou removida

(a)

Não há adição ou remoção de vapor =>

onde

OBS: alternativamente, poderíamos ter pego os valores de h 1 e h 2 do ar úmido de cartas psicrométricas, e depois multiplicado pela vazão mássica do ar 𝑄 = 𝑚𝑎 ℎ 2 − ℎ 1 = 183(46-28) ≈ 3300 kJ/min

(b)

Ou, alternativamente, basta seguir um linha com ω constante na carta psicrométrica, pois não houve acréscimo ou redução de água

∅ 2 ≈ 23%