Psicrometria, Notas de estudo de Energia

Baixe Psicrometria e outras Notas de estudo em PDF para Energia, somente na Docsity!

Psicrometria

Conceitos básicos e aplicações

üO ar atmosférico ao nível da troposfera, é considerado uma

mistura de gases contendo uma proporção fixa de: 78,1% nitrogênio,

20,9% oxigênio, 0,9% argônio, além de traços de outros gases

üA proporção de vapor d’água em relação ao ar seco é

tratada como vapor ou umidade

üA mistura de ar seco com o vapor é chamada de ar úmido

üEntre as temperaturas de -40ºC a +65ºC e sob uma pressão

total de até 300 kPa, tanto o ar seco como o vapor, bem

como sua mistura se comportam aproximadamente como

um gás ideal, o que nos permite aplicar-lhe a equação geral

dos gases

Definição do termo psicrometria

A palavra originou-se do termo grego “psychro” que significa

“frio” e “metro” que significa “medir”, indicando um

disposiKvo para “medir a refrigeração”.

Psicrometria é a ciência que estuda o envolvimento das

propriedades do ar Úmido e do processo (secagem,

umidificação, resfriamento, aquecimento) na mudança da

temperatura ou do conteúdo de vapor d’água da mistura.

Pressão de vapor (ou de saturação) : a pressão de um vapor em equilíbrio com a sua fase condensada a uma dada temperatura Diagrama de fases: mostra as regiões de pressão e temperatura nas quais as várias fases de uma substância são termodinamicamente estáveis

A quanKdade de vapor que pode exisKr em determinada atmosfera é limitada para cada valor de temperatura. Temperaturas mais elevadas permitem a existência de maior quanKdade de vapor do que em um ambiente com temperaturas mais baixas. Gás saturado: quando um gás está na iminência de começar a condensar e formar a primeira gota de líquido Líquido saturado: se um líquido está preste a vaporizar. Estas duas condições são dadas pelos pontos de orvalho e ponto de bolha. Temperatura do Ponto de Orvalho: É a temperatura em que o ar úmido se torna saturado, ou seja, quando o vapor de água começa a condensar-se, por um processo de resfriamento. Temperatura do Ponto de Bolha: É a temperatura em que a água começa a evaporar-se, por um processo de aquecimento.

Lei de Dalton: a pressão total em uma mistura gasosa é

exatamente igual à soma das pressões parciais de seus gases

componentes.

p

total

= p

1

+ p

2

+ p

3

+ p

4

… ou p = Σp

Pressão parcial : pressão que cada componente exerceria se, à

mesma temperatura, ocupasse sozinho todo o volume da

mistura.

O vapor de água, como os gases componentes da atmosfera,

exerce pressão em todas as direções, pressão esta que depende

da concentração do vapor.

p

atm

= p

N

• p

O

• p

Ar

• p

v

= p

ar

• p

v

Exemplo 1 : Se 1250 cm

de H

estão saturados com água a 30

o

C e 742 mm Hg, qual o volume de gás seco nas condições padrão? A pressão de vapor da água a 30

o

C é de 32 mmHg e as condições padrão são para p=760 mm Hg e T=

o

C.

Exemplo 2 : Ao meio dia a temperatura ambiente é de 34,5oC, a umidade relaKva é 43% e o barômetro marca 29,67 in Hg. Qual seria a massa de vapor d’água conKda em 1 mi^3 de ar? Qual seria o ponto de orvalho do ar se a temperatura fosse diminuída para 4,5oC, qual a massa de água que seria condensada a parKr de um volume inicial de 1 mi^3 de ar? pressão de vapor da água a 34,5oC = 1,61 in Hg para pressão de vapor da água = 0,69 in Hg corresponde a uma temperatura de 69o^ F. pressão de vapor da água a 4,5oC = 0,248 in Hg

Exemplo 3 : Se à uma temperatura de 32, o C e pressão barométrica de 738 mm Hg, a umidade relaKva é de 80%, qual a porcentagem da água que irá condensar se o gás for resfriado a 20 o C e a pressão for de 745 mm Hg? Exemplo 4 : 1000 l 3 de ar úmido a 760 mm Hg e 22, o C com ponto de orvalho de 11, o C entra em um processo. O ar deixa o processo a 740 mm Hg com ponto de orvalho a 58, o C. Qual a massa de vapor d’água que foi adicionada para cada grama de ar úmido que entrou no processo? pw(22, o C)=10,3 mm Hg pw(58, o C)=138,2 mm Hg

Ponto de orvalho (Dew Point): expressa a condição mínima de temperatura de bulbo seco em que uma mistura ar-vapor consegue manter água no estado gasoso (vapor), abaixo da qual ocorre a condensação da umidade (ou a formação de névoa). Umidade Específica (ou umidade absoluta): expressa a relação entre a massa de ar seco e a de vapor superaquecido conKdo na mistura de ar úmido (mvapor/mar seco), pode representado em kg/kg^ de ar seco Volume úmido: expressa a relação entre o volume e a massa do conteúdo de ar seco da mistura. Expresso em m³/kg de ar seco.

Entalpia (H) A entalpia de uma mistura ar seco e vapor de água é a energia conKda no ar úmido, por unidade de massa de ar seco, para temperaturas superiores a uma determinada temperatura de referência (0oC). A entalpia, que é expressa em kcal ou kJ por kg de ar seco, é muito importante para o dimensionamento de aquecedores e sistema de secagem e composição do custo operacional dos diferentes sistemas

Higrômetro de alça ou psicrômetro giratório Psicrômetro : consta de dois termômetros semelhantes, um dos quais tem o bulbo recoberto por tecido de algodão umedecido em água. A evaporação da água sobre o bulbo umedecido causa abaixamento na sua temperatura, sendo dependente do estado higrométrico do ar. O termômetro de bulbo seco indica a temperatura do ar. A diferença de temperatura entre os dois termômetros indica a umidade, bem como outras propriedades do ar, bastando uKlizar os dados obKdos para dar entradas em tabelas, gráficos ou fórmulas. Os psicrômetros podem ser de venKlação natural (psicrômetros comuns) ou de venKlação forçada. O mais comum é o psicrômetro giratório.