Aula 3 - Processos de Tratamento do Ar

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Operações Unitárias II
Operações Unitárias II – Aula 3
Prof. Msc. Eng. Felipe D. Machado
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Aula 3
Processos de Tratamento do Ar
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Psicrometria
Material de Apoio:
Termometria e Psicrometria. Prof. Paulo Smith Schneider - UFRGS
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3. Processos de Tratamento do Ar:
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3.1 Mistura adiabática de dois fluxos de ar úmido
3. Processos de Tratamento do Ar:
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3.1 Mistura adiabática de dois fluxos de ar úmido
3. Processos de Tratamento do Ar:
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	Aquecimento Sensível é o fornecimento de calor a uma massa de ar úmido sem variar o conteúdo de umidade (w), através de resistências elétricas ou uma superfície de aquecimento a vapor. Assim o % de saturação de vapor aumenta.
	Resfriamento Sensível ocorre quando o ar úmido, sem que haja condensação, passa através de uma serpentina de resfriamento para que o calor seja removido. 
3.2 Aquecimento ou Resfriamento Sensível
3. Processos de Tratamento do Ar:
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	O fluxo de calor trocado em um dispositivo de aquecimento ou resfriamento sensível é dado pela aplicação da primeira lei da termodinâmica.
3.2 Aquecimento ou Resfriamento Sensível
3. Processos de Tratamento do Ar:
Ou
Onde os índices 1, 2, a e v referem-se às condições de entrada e saída do dispositivo e ar seco e vapor, respectivamente. 
Dado que o regime é permanente,
Ou
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3.2 Aquecimento ou Resfriamento Sensível - Exercício
3. Processos de Tratamento do Ar:
	Uma corrente de ar úmido a Tbs = 15 °C e UR = 90% é aquecida até 25 °C. Pergunta-se qual valor deve ser o fluxo de calor necessário para manter esse processo se a vazão mássica de ar vale 0,8 kg ar seco/s (P = 101,325 kPa)
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3. Processos de Tratamento do Ar:
	Uma corrente de ar úmido a Tbs = 15 °C e UR = 90% é aquecida até 25 °C. Pergunta-se qual valor deve ser o fluxo de calor necessário para manter esse processo se a vazão mássica de ar vale 0,8 kg ar seco/s (P = 101,325 kPa)
Solução
Aplicando-se Tbs = 15 °C e UR = 90% na carta psicrométrica, tem-se:
w1 = 9,75 g de vapor / kg de ar seco
h1 = 40 kJ/kg de ar seco
3.2 Aquecimento ou Resfriamento Sensível - Exercício
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3. Processos de Tratamento do Ar:
	Uma corrente de ar úmido a Tbs = 15 °C e UR = 90% é aquecida até 25 °C. Pergunta-se qual valor deve ser o fluxo de calor necessário para manter esse processo se a vazão mássica de ar vale 0,8 kg ar seco/s (P = 101,325 kPa)
Solução
Aplicando-se Tbs = 15 °C e UR = 90% na carta psicrométrica, tem-se:
w1 = 9,75 g de vapor / kg de ar seco
h1 = 40 kJ/kg de ar seco
Como a umidade absoluta permanece constante, tem-se que w1 = w2 . Para Tbs = 25 °C,
Encontra-se:
h2 = 50 kJ/kg de ar seco
3.2 Aquecimento ou Resfriamento Sensível - Exercício
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3. Processos de Tratamento do Ar:
	Uma corrente de ar úmido a Tbs = 15 °C e UR = 90% é aquecida até 25 °C. Pergunta-se qual valor deve ser o fluxo de calor necessário para manter esse processo se a vazão mássica de ar vale 0,8 kg ar seco/s (P = 101,325 kPa)
Solução
Aplicando-se Tbs = 15 °C e UR = 90% na carta psicrométrica, tem-se:
w1 = 9,75 g de vapor / kg de ar seco
h1 = 40 kJ/kg de ar seco
Como a umidade absoluta permanece constante, tem-se que w1 = w2 . Para Tbs = 25 °C,
Encontra-se:
h2 = 50 kJ/kg de ar seco
Substituindo:
3.2 Aquecimento ou Resfriamento Sensível - Exercício
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	É um processo redução de umidade relativa com o auxílio de bicos que injetam vapor sobre a corrente de ar à medida que este atravessa o equipamento.
3.3 Umidificação adiabática do ar úmido
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	Inversamente ao processo anterior, quando o ar atravessa um leito de material higroscópico (por exemplo, sílica gel), ele cede umidade ao leito (fornecendo calor latente) e sua temperatura aumenta (recebendo calor sensível do leito).
	Também conhecido como desumidificação química.
3.4 Secagem adiabática do ar úmido
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3. Processos de Tratamento do Ar:
	Ar, originalmente a 40 °C e 10% de umidade, é resfriado adiabaticamente pelo 
contato com água, que está na temperatura de bulbo úmido do gás. Qual é a diminuição da temperatura para a qual o ar pode ser resfriado e quanto de água é vaporizada por kg de ar seco para atingir esta temperatura?
3.4 Secagem adiabática do ar úmido - Exercício
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	O ar pode ser simultaneamente resfriado e desumidificado através de sua passagem por uma superfície fria com temperatura abaixo da temperatura de ponto de orvalho do ar (fig. 14). 
3.5 Desumidificação por resfriamento
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	O ar úmido ao passar por um processo de aquecimento sensível sai com a umidade relativa baixa . A figura ilustra o referido processo utilizando um umidificador de bandeja. 
3. Processos de Tratamento do Ar:
3.6 Aquecimento Sensível seguido de umidificação com vapor
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3.7 Aquecimento sensível seguido de umidificação adiabática com pulverização de água
3. Processos de Tratamento do Ar:
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	Ocorre quando o ar úmido passa através de um spray de água ocorrendo uma queda da temperatura de bulbo seco do ar e um aumento da umidade relativa. A temperatura de bulbo úmido permanecerá constante.
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3.8 Resfriamento Evaporativo
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	Quando há muito calor latente interno (ex, cinemas) ou deseja-se ar muito seco em temperatura normal, é necessário re-aquecer o ar antes de lançá-lo na sala, pois para desumidificá-lo é necessário abaixar a temperatura. Neste caso MI não corta a curva φ = 100% ou a difusão, D obtida é muito alta para o caso em questão.
Como agentes de reaquecimento do ar podem ser empregados:
	- resistência elétrica;
	- ar de retorno;
	- gás de descarga do compressor;
	- água que sai do condensador;
	- sistema "run-around" (recuperativo);
	- serpentina de água quente;
	- serpentina de vapor. 
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3.9 Resfriamento e Desumidificação
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3.10 Resfriamento e Desumidificação com Reaquecimento
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3.11 Resfriamento, Desumidificação e Reaquecimento com desvio de parte do ar de retorno
	Há sistemas em que apenas o desvio de parte do ar de retorno já é suficiente, não havendo necessidade de reaquecimento com agente externo, como ilustra a figura.
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