EA2-VI-Psicrometria_txt
84 pág.

EA2-VI-Psicrometria_txt

Disciplina:Física da Madeira Derivados1 materiais14 seguidores
Pré-visualização18 páginas
o

400 5 10 15 20 25 30 35
0

5
20%

10%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

10

1516.40

6.43

20

25

30

A

B

Fig 3-2 Linhas de humidade relativa

Como exemplo, ir-se-á determinar a curva de 60 %. Em primeiro lugar, localizar o ponto de 60% de

Psicrometria

Cap 3 – Gráfico Psicrométrico 3-47

RH para a temperatura de 15 ºC. A partir da Tabela 2.3, Wsat para 15 ºC é de 10.71 g kg-1

(interpolado), a quantidade de água com 60 % é de 0.60 x 10.71 = 6.43 g kg-1 de ar seco. Esta

condição é o ponto A da Fig 3-2. Para localizar o ponto B, determina-se a humidade específica para a

temperatura de 30 ºC e 60 % de RH. Será W = 0.60 x 27.33 = 16.40 g kg-1. Continuar a proceder

desta forma até se ter um número suficiente de pontos para se traçar a curva de 60 %. Em seguida,

proceder-se-ia da mesma forma para as outras humidades relativas.

Nota: Para a determinação da quantidade de água existente no ar, para obtenção de valores mais

rigorosos, dever-se-ia proceder como no ponto 2 da secção 2.4.9.

3.1.3 Linhas de temperatura de bolbo húmido constante

Para traçar as linhas de bolbo húmido constante ir-se-á proceder da seguinte forma.

Recorde-se que na saturação a temperatura de bolbo seco é igual ao ponto de orvalho e igual à

temperatura de bolbo húmido. Tem-se, por conseguinte um dos pontos de cada linha já determinado,

sendo ele o ponto de intersecção da linha de bolbo seco com a curva de saturação.

Fig 3-3 Desenho das curvas de temperatura de bolbo húmido, volume específico, ponto de orvalho e

escala de entalpia

Considere-se por exemplo o ponto A da Fig 3-3, o qual representa ar saturado a 20 ºC (DB = WB =

DP). Determina-se ainda outro ponto da linha de WB de 20 ºC, por exemplo, o ponto onde intersecta

a DB de 30 ºC. Para localizar este ponto vamos socorrermo-nos da Tabela 2.5 e vê-se que para 30

ºC e para DB – WB = 10 ºC, a humidade relativa é de 40 %. O ponto B é marcado então na

Psicrometria

3-48 Cap 3 – Gráfico Psicrométrico

intersecção de DB = 30 ºC com 40 % de RH. Determine-se ainda um outro ponto desta linha. DB = 36

ºC, DB-WB = 36-20 = 16 ºF, dá-nos uma humidade relativa de 22 % (ponto C). Vê-se que estes três

pontos estão colocados numa recta. As outras linhas de WB podem ser desenhadas da mesma

forma, notando-se o seu paralelismo.

3.1.4 Desenhando a escala de entalpia

Foi estabelecido no cap 2 que a quantidade de calor total numa mistura de ar e água é função da

temperatura de bolbo húmido. Por outras palavras, enquanto a temperatura WB de uma amostra de

ar se mantiver constante, o calor total não varia. No cap. 2.4.7 foi explicado o método do cálculo da

entalpia total de uma mistura de ar – água. Os valores de entalpia calculados são postos numa escala

ligeiramente deslocada para a esquerda da linha de saturação, a fim de a sua leitura ser mais fácil de

fazer.

Como exemplo, vai-se determinar a entalpia para a temperatura de bolbo húmido de 20 ºC.

Calor sensível do ar hA (acima de 0 ºC).

   1kgkJ20.2002001.1  tch paa
Calor sensível do líquido, hL (acima de 0ºC). Da Tabela 2.3 é de 14.758 gramas a quantidade de água

contida na saturação a 20 ºC.

    13 kgkJ24.102019.410758.140   WBcmh pwww
Calor de vaporização. Da Tabela 2.7 o retiramos o valor do calor latente, LV para a temperatura WB

de 20 ºC. É o seu valor de 2 453.5 kJ kg-1.

 13 kgkJ21.365.453210758.14   vwv Lmh

Sobreaquecimento do vapor de água, hSH = 0.0 kJ kg-1 devido ao ar estar saturado. Assim, DB = WB

= DP. Por definição, vapor saturado não tem sobreaquecimento.

Calor total, ou entalpia = 20.20 + 1.24 + 36.21 + 0.0 = 57.65 kJ kg-1

A entalpia correspondente à linha de WB = 20 ºF é pois de 57.65 kJ kg-1. Este valor é marcado no

ponto onde a linha de WB = 20 ºC intersecta a escala de entalpia.

As entalpias para outras temperaturas de bolbo húmido são calculadas da mesma maneira, sendo

assim determinada a escala de entalpia.

3.1.5 Desenhando as linhas de volume específico.

Da Tabela 2.3, que nos dá as propriedades de ar seco e húmido, o volume específico SpV do ar seco

e do ar saturado pode ser determinado. Como já referido anteriormente no sistema SI temos a massa

volúmica em kg m-3. Como o volume específico é o inverso da massa volúmica, as suas unidades são

m3 kg-1.

Por exemplo e interpolando, vê-se na Tabela 2.3 que para ar saturado a uma temperatura de 10 ºC

Psicrometria

Cap 3 – Gráfico Psicrométrico 3-49

tem um volume específico de 0.812 m3 kg-1. Será este o ponto D da Fig 3-3. Procuremos agora a

temperatura a que o ar seco tem o mesmo volume específico. Interpolando, temos a temperatura de

13.4 ºC. Marquemos esse ponto na linha de humidade relativa igual a zero que coincide com o eixo

da temperatura de bolbo seco. É esse o ponto E. Unindo os pontos marcados, teremos a recta com

os valores de volume específico constante e igual a 0.812 m3 kg-1. Repetindo o processo, desenha-se

para outros valores.

Apresentada a forma de obter as curvas das principais propriedades do ar, iremos de seguida,

examinar um gráfico psicrométrico, ilustrando a sua utilização com diversos exemplos.

3.2 O GRÁFICO PSICROMÉTRICO

A Fig 3-7 é um gráfico psicrométrico para temperaturas normais (a gama usada na prática de ar

condicionado) e para a pressão atmosférica normal. 29.92 in Hg ou 760 mm Hg.

Este gráfico é conhecido como Gráfico psicrométrico Carrier.

3.3 LENDO O GRÁFICO PSICROMÉTRICO.

Se quaisquer duas das sete propriedades do ar forem conhecidas as outras são facilmente

determinadas a partir do gráfico. A Fig 3-4 mostra a condição do ar num ponto P, indicando as linhas

e escalas a partir das quais as sete propriedades podem ser determinadas.

Note que se o ponto P foi determinado pela intersecção das temperaturas DB e WB (por exemplo),

todas as outras cinco propriedades podem ser lidas a partir do gráfico.

Fig 3-4 Esquema dum gráfico psicrométrico, mostrando as sete propriedades

Como exercício preliminar na leitura de um gráfico psicrométrico, suponha que um psicrómetro dá as

seguintes leituras, DB = 30 ºC e WB = 22 ºC. Para encontrar as outras propriedades do ar, reporte-se

Psicrometria

3-50 Cap 3 – Gráfico Psicrométrico

à Fig 3-5, onde o estado A se refere a estas condições. Agora utilizando o gráfico psicrométrico da

Fig 3-7, e interpolando verifica-se que RH = 50 %. Seguindo uma linha horizontal para a direita até à

escala da humidade específica é W = 13.4 g de água por kg de ar seco. Seguindo a mesma linha

para a esquerda até à curva de saturação obtemos DP = 18.5 ºC. Interpolando entre as linhas de

volume específico de 0.87 e 0.88 m3 kg obtemos um SpV de 0.877 m3 kg. A entalpia é encontrada

seguindo a linha de bolbo húmido para a esquerda e para cima até encontrar a escala da entalpia.

Para as condições dadas h = 64.3 kJ por kg de ar seco.

Fig 3-5 Diagrama mostrando a leitura dum gráfico psicrométrico

Exemplo 1 - A leituras de um psicrómetro num espaço com ar condicionado são de 25 ºC DB e 18 ºC
WB. Determine utilizando o diagrama psicrométrico as outras 5 propriedades do ar.

Resolução: Ver Fig 3-6. Primeiro o ponto P da situação de estado no gráfico psicrométrico, na

intersecção de 25 ºC DB e 18 ºc WB. A Humidade relativa será ligeiramente superior a 50%, digamos

51%, sendo W = 10.1 g de água por kg de ar seco, DP = 14.1 ºC e o SpV de 0.858 m3 kg-1

(interpolando). A entalpia é de 51 kJ kg-1.

Psicrometria

Cap 3 – Gráfico Psicrométrico 3-51

Fig 3-6 Esquema do gráfico psicrométrico do Exemplo 1

A psicrometria é uma ciência interessante, mas de momento a principal preocupação será a sua

aplicação ao ar condicionado.