Baixe o app para aproveitar ainda mais
Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original
Disciplina : CCE0317 – Refrigeração e Climatização 1 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 3ª Aula 2 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Gás real e gás perfeito (ideal) Outros arranjos de máquinas foram tentados de modo que um ciclo reverso com gás ideal fornecesse calor a um reservatório infinito (por exemplo o oceano) e desse reservatório fosse retirado calor para um ciclo direto e com gás real e esse ciclo forneceria trabalho para o ciclo reverso. Chegou-se à conclusão de-que tal arranjo era impossível e que sempre havia um desequilíbrio no balanço termodinâmico. 3 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Desiqualdade de Clausius O físico alemão Clausius, em 1850, provou por uma desigualdade que, aplicando apenas a 1ª lei, não se poderia explicar o balanço térmico dos sistemas. “ Na verdade, as mulheres são mais corajosas do que os homens, são mais impetuosas, mais racionais quando a questão é amar e desamar.” Sócrates A 2ª lei estabelece uma nova propriedade que pode mostrar se o sistema está ou não em completo equilíbrio e daí indicar se a mudança de estado do sistema será ou não possível. A essa propriedade Clausius denominou "entropia". Para provar essa variável, foi feito um arranjo como o da Fig.1.21 4 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 5 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Para provar essa variável, foi feito um arranjo como o da Fig. 1.21. Nessa figura, o sistema recebe calor dos reservatórios I e II que, por sua vez, recebem calor de duas máquinas de CARNOT A e B em ciclo reverso. Elas recebem os trabalhos WA e WB regulados de modo a fornecer calor aos reservatórios exatamente na quantidade em que é fornecido calor ao sistema, ou seja, QA1 = QS1 e QB2 = QS2. O sistema assim operado não troca a sua energia contida e sendo o processo reversível Ws = WA + WB e QS3 = QA3 + QB3 Porém, se o processo for irreversível as igualdades acima não serão possíveis, haverá menos trabalho Ws e o calor fornecido pelo sistema ao absorvedor (Q3) será maior que a soma QA3 + QB3 Após vários cálculos relativos às máquinas de CARNOT, será possível se chegar a 6 Curso : 841 - Engenharia Mecânica ou de forma simplificada (1.14) que é conhecida como a desigualdade de Clausius 7 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Entropia e desordem Um sistema é submetido a um ciclo reversível e fechado de transformações como o da Fig. 1.22 e no ponto P foi introduzida uma quantidade elementar dq1 de calor, considerando-se o ciclo percorrido no sentido dos ponteiros do relógio (A). Se o ciclo fechado for percorrido no sentido contrário (B), a mesma quantidade terá de ser removida, porque se trata de um ciclo reversível. 8 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 9 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 10 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo : Três quilogramas de ar à pressão de 1,25 kPa e temperatura de 32°C são submetidos a uma série de processos desconhecidos até alcançar a temperatura de 182°C, na mesma pressão de 1,25 kPa. Determinar a variação de entropia. A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho original. Albert Einstein 11 Curso : 841 - Engenharia Mecânica O sentido físico da entropia está ligado à desordem do sistema. Se colocarmos gás em um recipiente pequeno e depois o liberarmos para o ambiente, a sua expansão livre fará com que suas moléculas se espalhem ao longo de todo o ambiente e assim podemos dizer que a "desordem" aumentou. A desordem está associada a nossa incapacidade de controle das moléculas num espaço maior. A energia cinética das moléculas dos gases está ligada à sua temperatura, ou seja, aumentar a temperatura significa aumentar o movimento molecular. Então aumentar a temperatura quer dizer aumentar desordem e este aumento pode ser medido pela variação da entropia. Todas as transformações naturais estão associadas ao aumento de entropia. A seguir um exemplo esclarecedor. . . 12 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo : Aquece-se 1 kg de água a 0ºC até 100cC. Calcular a variação de entropia. Agora vamos misturar essa água aquecida com 1 kg de água a 0ºC. A entropia da água a 0ºC é considerada nula. Após a mistura das águas quente e fria , temos 2 kg de água à temperatura de 50ºC ou 323ºK. Então a entropia será de : S3 = m. c . ln 323/273 = 2000 ln 323/373 = 336 calºK Houve um aumento de entropia de S3 – S2 = 336 – 312 = 24 calºK 13 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Pode-se afirmar que não existe nenhuma transformação natural em que a entropia decresça 14 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Mistura Ar-Vapor d'Água O ar atmosférico é composto de oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono, vapor d'água, argônio e outros gases raros, na proporção de 21 % de oxigênio e 79% dos outros elementos. O ar seco inclui todos os constituintes acima, exceto vapor d'água. Nos problemas comuns de mistura de ar e vapor d'água, a pressão considerada é a pressão atmosférica e no caso de o fluxo ar-vapor ser estacionário, a pressão absoluta pode ser considerada constante. À exceção somente de temperaturas superiores a 65°C, a pressão do vapor d'água na mistura ar-vapor é suficientemente baixa para permitir o seu tratamento como gás perfeito, nas aplicações comuns. 15 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Em geral, o vapor dágua no ar é superaquecido, ou seja, está a uma temperatura acima da temperatura de saturação para uma determinada pressão. “ O amigo deve ser como o dinheiro, cujo valor já conhecemos antes de termos necessidade dele.” Sócrates Isso significa que, se no espaço ocupado pelo vapor houver água, ocorrerá uma tendência à vaporização se o vapor não for saturado. O termo "umidade" se refere à quantidade de vapor dágua presente na mistura ar-vapor. 16 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 17 Curso : 841 - Engenharia Mecânica A relação entre a massa de vapor d'água e a massa do ar seco é denominada umidade específica UE : UE = massa de vapor dágua massa de ar seco 18 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Note que nas expressões para determinação das umidades relativa e específica, temos que determinar as pressões do vapor dágua, pois não há possibilidade de uma medição direta de UR e de UE. Um dos métodos usados envolve a determinação do ponto de orvalho (dew point) do ar 19 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Ponto de orvalho (dew point) do ar Chama-se ponto de orvalho à temperatura abaixo da qual se inicia a condensação, à pressão constante, do vapor dágua contido no ar. A determinação do (dew point) não é muito precisa. Na Fig. 1.23 vemos que esse ponto é atingido na linha de vapor saturado. Não são as respostas que movem o mundo, são as perguntas” (propaganda na TV) Outro método para a determinação do ponto de orvalho baseia-se na determinação da temperatura do bulbo úmido (wet-bulb). Essa temperatura é obtida cobrindo-se o termômetro com uma flanela molhada; a temperatura de equilíbrio é a do bulbo úmido. 20 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 21 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Usualmente essa temperatura é obtida,juntamente com a do termômetro de bulbo seco, em um instrumento que se chama "psicrômetro", visto na Fig. 1.24, constituído por dois termômetros, um deles coberto por uma flanela umedecida e uma manícula onde se pode girar o aparelho, para melhorar o contato com o ar. 22 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Quando o ar, em contato com o bulbo úmido, não está saturado, há vaporização da água contida na flanela e esta vaporização faz baixar a temperatura do bulbo úmido até o ponto de equilíbrio. A diferença entre as temperaturas do bulbo seco e do bulbo úmido é denominada "depressão do bulbo úmido". 23 Curso : 841 - Engenharia Mecânica A temperatura do bulbo úmido, assim como a temperatura do ponto de orvalho, é temperatura de saturação, embora a de bulbo úmido seja ligeiramente mais alta, conforme vemos na Fig. 1.25, pois a saturação obtida não é completa. 24 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Para se obter a saturação adiabática (sem troca de calor), devemos isolar as paredes de uma montagem como a da Fig. 1.26, onde o ar circula em contato com a água. 25 Curso : 841 - Engenharia Mecânica A energia da água vaporizada é a sua entalpia. Fazendo o balanço de energia por umidade de massa do ar seco w , temos: onde : has1 = entalpia do ar seco na entrada (o índice bw se refere à saturação na saída) hv1 = entalpia do vapor na entrada (idem) (a – 1) = quantidade de água vaporizada por umidade de ar seco hfw = entalpia da água vaporizada = massa de ar seco Fazendo-se um balanço das energias em jogo no sistema, pode-se dizer que a energia que o ar possui na entrada mais a energia recebida da água é a energia do ar na saída do sistema. A energia da água em repouso é somente energia interna e seu nível deve ser recompletado no aparelho. (has + hv)1 + (a – 1) hfw = (has + hv)bw (1.19) 26 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Esta equação em termos da umidade relativa do ar de entrada : Para se calcular a umidade relativa por meio dessas expressões, precisaríamos dispor de tabelas com as entalpias da água e do vapor. Para se saber a quantidade de calor que deve ser retirada ou acrescida de um recinto, basta fazer a diferença de entalpias nos dois pontos considerados, por kg de ar seco. (Eq. 1.20) 27 Curso : 841 - Engenharia Mecânica PSICROMETRIA É o ramo da ciência dedicado à análise das propriedades físicas e termodinâmicas das misturas entre gases e vapor e suas aplicações práticas. Se os fatos não se encaixam na teoria, modifique os fatos Millor Fernandes 28 Curso : 841 - Engenharia Mecânica PSICROMETRIA UFPF O ar ambiente é uma mistura mecânica de gases e vapor de água, resultando daí a importância da Psicrometria. Em alguns processos a água deve ser removida do ar, e em outros adicionada. CARTA PSICROMÉTRICA A carta Psicrométrica inter-relaciona inúmeras grandezas da mistura de ar e de vapor de água de grande aplicação em cálculo de refrigeração e ar condicionado. O uso destes diagramas permite a análise gráfica de dados e processos psicrométricos facilitando assim a solução de muitos problemas práticos referentes ao Ar, que de outro modo requerem soluções matemáticas mais difíceis. 29 Curso : 841 - Engenharia Mecânica LINHA DE SATURAÇÃO: As Cartas Psicrométricas apresentam como coordenadas a temperatura t, no eixo das abcissas e a pressão de saturação do vapor da água Ps (provisoriamente) no eixo das ordenadas. A B Temperatura em ºC P r e s s ã o d e v a p o r d á g u a K Pa À direita da linha de saturação o Ar não é saturado. Se o ponto A representa o estado do Ar, a temperatura da mistura deverá ser reduzida até a temperatura B para que a condensação tenha início. Diz-se que o Ar no estado A tem uma temperatura de orvalho B. Vapor Linha de Saturação 30 Curso : 841 - Engenharia Mecânica A presença de Ar no vapor de água não altera o comportamento deste. A região de importância da carta será aquela limitada pelo eixos de coordenadas e a linha de saturação. Se o estado da mistura se dá sobre a linha de saturação o ar diz-se saturado, significando que uma redução adicional da temperatura causará uma condensação do vapor da água do Ar. Temperatura em ºC P r e s s ã o d e v a p o r d á g u a K Pa Umidade relativa = 0,5 Linha de saturação 31 Curso : 841 - Engenharia Mecânica UMIDADE RELATIVA A umidade relativa, é definida como sendo a razão entre a fração molar do vapor de água no Ar úmido e a fração do vapor de água no Ar saturado a mesma temperatura ou ainda pela fórmula : Temperatura em ºC P r e s s ã o d e v a p o r d á g u a KPa Umidade absoluta = UA = ordenada U m i dade ab s o l u t a 1 kPa = 0.00987 atm; 1 atm = 101.325 kPa 32 Curso : 841 - Engenharia Mecânica UMIDADE ABSOLUTA OU ESPECÍFICA A umidade absoluta, é a massa de água contida em um Kg de ar. A determinação da umidade absoluta pode ser feita com a equação dos gases perfeitos: = Ps.V / Rs.T Pa.V / Ra.T = Ps/ Rs Pa/ Ra Como Pt = Pa + Ps Pa = Pt - Ps UA = Umidade Absoluta (Kg de vapor /Kg de ar) V = Volume da Mistura (m3 ) Pt = Pressão Atmosférica (Pt) Pa = Pressão Parcial do Ar Seco (Pa) Ps = Pressão Parcial do Vapor (Pa) Ra = Constante de Gás do ar Seco (287 J/Kg.K) Rs = Constante de Gás do Vapor (461,5 J/Kg.K) T = Temperatura Absoluta (ºK) 33 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Introduzindo os valores teremos : Temperatura em ºC U m i d a d e a b s o l u t a Kg / Kg Entalpia (KJ/Kg Linha isoentálpica 34 Curso : 841 - Engenharia Mecânica ENTALPIA A entalpia de uma mistura de ar seco e vapor de água é a soma das entalpias dos componentes h = cp .T + UA. hg (kJ / kg) UA = umidade absoluta (kg de vapor / kg de água) cp = Calor especifico a pressão constante do ar seco = 1,0 (kJ / kg.K) T = Temperatura da mistura hg = Entalpia do vapor saturado à temperatura da mistura (kJ / kg) 35 Curso : 841 - Engenharia Mecânica VOLUME ESPECÍFICO A equação dos gases perfeitos pode ser utilizada para a obtenção de volume específico e é definido como o volume em m³ de mistura por Kg de Ar, ou ainda, como sendo o volume em m3 de Ar por Kg de Ar seco, uma vez que os volumes ocupados pelas substâncias individualmente são: (m3 /Kg) Temperatura em ºC U m i dade ab s o l u t a Kg / Kg Entalpia Volume específico constante Ra = Constante de gás de ar seco Pa = Pressão parcial do ar seco Pt = Pressão atmosférica Ps = Pressão parcial do vapor T = Temperatura 36 Curso : 841 - Engenharia Mecânica TEMPERATURA DO BULBO ÚMIDO A temperatura do Bulbo Úmido depende da temperatura do bulbo seco e da umidade relativa do Ar, pois é a medida da relação entre as temperaturas de bulbo seco e a temperatura do orvalho do Ar. Quando o Ar não saturado entra em contato com a água, esta evaporará no Ar a uma taxa proporcional à diferença de pressão entre a pressão de vapor da água, e a pressão do vapor de água no Ar. taxa x = Pva – P va no Ar 37 Curso : 841 - Engenharia Mecânica FATOR DE CALOR SENSÍVEL O Fator de Calor Sensível é a relação entre o calor sensível e o calor total do processo. 38 Curso : 841 - Engenharia Mecânica PROCESSOS Os processos com ar úmido podem ser representados graficamente em uma carta Psicrométrica, onde podem ser facilmente interpretadas. Da mesma forma, a carta pode ser utilizada na determinação da variação de propriedades tais como temperatura, umidade absoluta e entalpia que ocorre em processos, os processos mais comuns são: I 39 Curso : 841 - Engenharia Mecânica I serpentina de resfriamento é a mesma de aquecimento 40 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Transformação adiabática é uma transformação termodinâmica pela qual não há troca de calor com o ambiente, apesar de haver variação térmica. A energia interna se transforma em trabalho diretamente ( U = Q – W; com Q = 0 , logo temos: U = -W ); O trabalho é, então, realizado às custas da energia interna do sistema. Não ande apenas pelo caminho traçado, pois ele conduz somente até onde os outros já foram.” Alexander Graham Bell 41 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Um dos processos Psicrométricos mais frequentemente encontrado, é a mistura de duas ou mais correntes de Ar com condições iniciais diferentes, em tais casos, a condição da mistura resultante é prontamente determinada através do uso de uma simples comparação massa energia. Por exemplo na figura é mostrada a mistura de m1 kg/s de Ar no estado 1 com m2 kg/s de Ar no estado 2. Mistura de Duas Correntes de Ar 42 Curso : 841 - Engenharia Mecânica A mistura resultante encontra - se no estado 3, mostrado na carta Psicométrica a seguir : Aplicando-se as equações de conservação de energia e de massa m1h1 + m2h2 = (m1 + m2 ) h3 mostra que a entalpia é a média ponderada das entalpias que se misturam. Para as demais propriedades segue a mesma regra da conservação de massa do qual se obtém: m1w1 + m2w2 = (m1 + m2 ) w3 m1T1 + m2T2 = (m1 + m2 ) T3 43 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 44 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Determine a umidade absoluta de ar com 60% de umidade relativa e uma temperatura de 30º C, para uma pressão barométrica padrão de 101,3 kpa. 60% 30º C Exercício 45 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exercício Determine o ponto sobre a linha isoentálpica de 95 kJ/kg correspondente a uma temperatura de 50º C. 95 KJ/Kg 46 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Carta Psicrométrica Em nosso estudo, apresentaremos a carta psicrométrica da TRANE AIR CONDITIONING, reproduzida com autorização. Essa carta foi preparada para a pressão barométrica padrão de 101,325 kPa ou 760 mm de Hg, ao nível do mar e em unidades do sistema SI. É baseada nas propriedades termodinâmicas da mistura ar-vapor, cujas equações já foram mostradas. “Um rosto bonito vale uma passagem para o deleite, uma alma bonita, vale um bilhete para a eternidade.” Sócrates 47 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 48 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 49 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Essa carta é constituída das seguintes partes (fig. 1.29) 1 - linha de temperatura do bulbo seco (BS), em ºC; 2 - linha da umidade específica em kg de umidade por kg de ar seco; 3 - linha da escala de umidade específica (UE); 4 - linha da temperatura de bulbo úmido (BU), em °C; 5 - linha do volume específico em m³ de mistura por kg de ar seco; (VE) 6 - linha de escalas de entalpia (h) em kJ/kg de ar seco na saturação; 7 - linha da umidade relativa (UR) em %; 8 - linha da razão de calor sensível (RCS = FCS) igual a Qs/Qt; 9 - linha do desvio da entalpia em relação à entalpia específica na saturação. 50 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 51 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Para a obtenção de uma carta psicrométrica, devemos nos referir à equação do balanço de energia, Eq. (1.19). O primeiro membro dessa equação consiste em duas parcelas: - entalpia do ar ou has + UEhv; entalpia da água vaporizada ou (UEa – UE1)hfw Com exceção de altas temperaturas, a entalpia da água é muito pequena, podendo ser desprezada. Desse modo, a entalpia do ar, em qualquer temperatura de bulbo seco, deve ser igual à entalpia do ar saturado a uma dada temperatura de bulbo úmido. Quando há uma mudança de condições na temperatura do bulbo úmido do ar, o calor adicionado ou removido durante a mudança pode ser determinado pela variação de entalpias para dois valores da temperatura de bulbo úmido. Essa suposição só é válida se admitirmos que a entalpia da água, adicionada ou removida durante a mudança, é desprezível. 52 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Nota-se que, pela carta psicrométrica, percebemos que, na saturação, ou seja, umidade relativa de 100%, a temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido são iguais. Na fig. 1.28 vemos as principais propriedades que podem ser obtidas com o uso da Carta Psicrométrica Tudo é relativo: o tempo que dura um minuto depende de que lado da porta do banheiro você está. Barão de Itararé 53 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 54 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.12 : Dados para um recinto condicionado: temperatura BS = 25°C e umidade relativa 50%. Para a mistura ar-vapor achar: (a) temperatura de bulbo úmido - BU; (b) umidade específica - UE; (c) entalpia - h; (d) volume específico - VE; (e) umidade percentual definida como a relação entre a umidade específica (item b) e a umidade específica para a mesma temperatura BS, na saturação. 55 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Solução : BU = 17,8 ºC b) UE = 0,95 x 10-³ = 0,0095 kg/kg de ar seco c) H = 50,16 kJ/kg (medido na linha 4) – 0,05 (medido na linha 9) = 50,11 kJ/kg d) volume específico = 0,855 m³ de ar seco e) umidade percentual = UE / UE BS = 0,0095 / 0,0190 = 0,5 = 50% 56 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.12 BU = 17ºC UE = 0,0095 kg/kg ar seco h = 47,95 Kj/kg (medido na linha 4) – 0,21 (medido na linha 9) = 47,74 kJ/kg d) VE = 0,855 m³/kg de ar seco e) umidade % = 0,095/0,0190 = 0,5 57 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.13 : Dada uma temperatura BS = 28°C e BU = 15°C, achar: (a) entalpia - h; (b) umidade específica - UE; (c) umidade relativa - UR. Solução: h = 42,1 kJ/kg - 0,35 kJ/kg = 41,75 kJ/kg; UE = 0,0054 kg/kg de ar seco; (c) UR = 22%. 58 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.13 Solução: h = 42,1 kJ/kg - 0,35 kJ/kg = 41,75 kJ/kg; b) UE = 0,0054 kg/kg de ar seco; (c) UR = 22% 59 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.14: Dados: 3 m³ de ar frio à temperatura de BS = 14°C e BU = 13°C e 1 m3/s de ar exterior à temperatura BS = 35°C e BU = 25°C. Achar as propriedades da mistura (ponto C). 1ª Solução: (Veja Fig. 1.30) Para o ponto B temos o volume específico de 0,825 m³/kg, e para o ponto E o volume específico é 0,895 m3 / kg, então, temos: 60 Curso : 841 - Engenharia Mecânica vazão da mistura = 4,76 kg/ s = 3,64 + 1,12 tomando as temperaturas BS, as parcelas da mistura são : De posse da temperatura BS da mistura, levantando a vertical encontra-se o ponto C, da reta BE. Para o ponto C , tem-se : BU = 16,3ºC h = 46 kJ/kg umidade específica = 0,0105 kg/kg 61 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 2ª Solução : Também poder-se-ia resolver fazendo o percentual em relação ao ar total em m³/s , usando as temperaturas BS : mistura = 19,25ºC = 10,5 + 8,75 levantando a vertical a partir da temperatura BS= 19,25ºC, acham-se as condições da mistura : BU = 16,5ºC h = 46,5 kJ/kg correção da entalpia = 0,0106, o que daria um resultado próximo ao anterior h = 46,5 – 0,0106 = 46,48 kJ/kg 62 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.14 63 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.15 : (Acréscimo de calor sensível): Um ar à temperatura BS = 2°C e umidade relativa de 60% é aquecido através da passagem em uma bobina para BS = 35°C. Achar: para BS = 35°C, a temperatura BU e a umidade relativa, bem como a quantidade de calor adicionada ao ar por kg de ar fluente. Solução: (Veja Fig. 1.31.) Loca-se o ponto 1 e tira-se uma horizontal até a temperatura BS = 35°C. Aí lê-se: BU = 15ºC e UR = 8%. Para achar a quantidade de calor a ser adicionada, faz-se a diferença entre as entalpias: h1= 8 kJlkg e h2 = 42 kJlkg, ou seja, Q = 34 kJlkg 64 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.15 65 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.16: (Esfriamento e desumidificação): Um ar à temperatura BS = 28°C e UR = 50% é resfriado até a temperatura BS = 12°C e BU = 11°C. Achar: (a) o calor total removido; (b) a umidade total removida; (c) a razão de calor sensível no processo (RCS). Solução: (Veja Fig. 1.32.) Locam-se os pontos 1 e 2 com os dados do problema. Assim temos: Condições iniciais: h1 = 58,7 kJ/kg Umidade específica = 0,0118 kg/kg de ar seco Condições finais: h2 = 31,7 kJ/k Umidade específica = 0,0078 kg/kg Calor removido : h2 – h1 = 31,7 – 58,7 - -27 kJ/kg de ar seco 66 Curso : 841 - Engenharia Mecânica (b) Umidade total removida: 0,0078 - 0,0118 = -0,004 kg por kg de ar seco. (c) Para determinar a RCS, traça-se a reta entre os pontos 1 e 2 e depois, tomando-se como referência o X marcado na carta (BS = 24°C e UR = 50%), traça-se uma paralela achando-se o fator de calor sensível 0,64. 67 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.16 68 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.17 : (Resfriamento evaporativo): Um ar à temperatura BS = 32°C e BU = 18°C passa através de um "spray" de água que o deixa na umidade de 90%. A água está à temperatura de 18°C. Achar a temperatura BS do ar. Solução: (Veja Fig. 1.33.) Quando a temperatura da água do "spray" é a mesma do BU do ar, o processo de esfriamento evaporativo é à temperatura BU constante. Então, na interseção da linha BU = 18°C com a linha de UR = 90%, lemos a temperatura BS do ponto 2; BS2 = 19,2°C. 69 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.17 70 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.18 : Um ar a 28°C tem a umidade específica de 12 g/kg de ar seco. A pressão total do ar é de 98 kPa. Determinar a temperatura a que deve ser refrigerado o ar até sua umidade relativa ser de 95% e também a umidade relativa inicial. pv = 1,85 kPa p(saturação) = 1,85 / 0,95 = 1,95 kPa usando as tabelas de vapor acha-se a temperatura correspondente a essa pressão : t = 17,12ºC 71 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Exemplo 1.18 72 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Para os cálculos relativos a Cartas Psicrométricas existe uma série de software destinados a auxiliar o trabalho do técnico e do engenheiro nestas tarefas Cálculo de Cartas Psicrométricas No nosso curso não vamos utilizar nenhum destes software. Alguns estão disponíveis na Internet e gratuitos. Outros são caros, normalmente comprados por empresas do ramo. Vamos colocar um deles no BD didático da UNESA para uso e verificação pelos alunos. 73 Curso : 841 - Engenharia Mecânica 74 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Tradução de alguns termos técnicos usados nos software de Cartas Psicrométricas Psychrometric Calculator = Calculadora Psicrométrica DB = Dry Bulb = Bulbo Seco WB = Wet Bulb = Bulbo Úmido RH = Relative Humidity = Umidade Relativa W = Humidity Ratio = Razão de Umidade v = Specific Volume = Volume específico h = Entalphy = Entalpia DP = Dew Point = Ponto de Orvalho d = Density = Densidade vp = Vapor Pressure = Pressão do Vapor AW = Absolute Humidity = Umidade Absoluta 75 Curso : 841 - Engenharia Mecânica Guardem bem a Carta Psicrométrica de exemplo será útil na Avaliação AV1
Compartilhar