EA2-VI-Psicrometria_txt
84 pág.

EA2-VI-Psicrometria_txt

Disciplina:Física da Madeira Derivados1 materiais14 seguidores
Pré-visualização18 páginas
de expansão directa, ou fazendo

passar o ar por um spray de água cuja temperatura esteja bem abaixo do ponto de orvalho do ar a

ser condicionado.

Exemplo 5: Ar a 34 ºC DB e 60 % HR passa através de um permutador de calor deixando-o saturado
a 12 ºC. Determine o calor e a água retirados por kg de ar.

Resolução: Marque o ponto inicial 1 na Fig 3-11. Do gráfico psicrométrico temos, W1 = 20.3 g kg-1, e
WB1 = 27.3 ºC. Seguindo a linha de WB1 = 27.3 ºC até à escala de entalpia, temos h1 = 86.3 kJ kg-1. A

primeira fase do processo é arrefecimento sensível e move-se do ponto 1 para a esquerda numa
linha de humidade específica constante até ao ponto B na curva de saturação. A segunda fase
começa no ponto B percorrendo a linha de saturação até atingir a temperatura de 12 ºC (DB2 = WB2 =
DP2), ponto C. Na fase do processo de B para 2, existem simultaneamente arrefecimento sensível e
latente. No ponto C, temos W2 = 8.8 g kg-1 e HC = 23.2 kJ kg-1.

Calor removido = 86.3 – 34.1 = 52.2 kJ kg-1

Água removida = 20.3 – 8.8 = 11.5 g kg-1

Fig 3-11 Arrefecimento com desumidificação

Deve ser referido que o processo representado pelo caminho 1B2 é puramente teórico e é baseado

Psicrometria

3-58 Cap 3 – Gráfico Psicrométrico

no facto de que todo o ar entra em contacto com as alhetas ou com o spray de água fria. Este

pressuposto só é conseguido em extremamente bem desenhados injectores de spray, mas no caso

de permutadores, algum do ar passa através das placas sem ter tocado a superfície arrefecida. Como

resultado, algum do ar nunca atinge a temperatura de ponto de orvalho, e para uma dada quantidade

de ar este processo é melhor representado pela curva a interrompido entre 1 e 2.

É prática comum representar este processo como uma linha recta entre 1 e 2, mantendo-se o espírito
aberto para a dificuldade da representação real do processo.

Se um triângulo rectângulo for construído usando a linha 12 da Fig 3-11 como hipotenusa, uma figura
mais complexa deste processo pode ser apresentada. A linha A2 representa a parte de calor sensível
do processo. Por isso, o calor sensível removido é

HS = HA – H2 = 56.9 – 34.1 = 22.8 kJ kg-1

A linha 1A é uma linha de temperatura de bolbo seco constante e representa a humidade ou calor
latente removido. Este é

HL = H1 – HA = 86.3 – 56.9 = 29.4 kJ kg-1

O calor total removido = HS + HL = 22.8 + 29.4 = 52.2 kJ kg-1

3.10 MISTURA DE CAUDAIS DE AR

Frequentemente, o processo mistura duas correntes de ar, sendo por isso necessário determinar as

propriedades da mistura resultante. Um exemplo pode ser a mistura de ar exterior com ar de retorno.

Em termos práticos, a linha do processo de mistura pode ser representado num diagrama

psicrométrico como uma recta que liga os pontos que indicam a situação psicrométrica dos dois

caudais de ar.

Na Fig 3-12 vamos supor que no ponto A está representada a condição do ar exterior e no ponto B a

do ar de retorno. A mistura resultante, dependendo dos valores dos caudais, estará localizada num

qualquer ponto C ao longo da linha de processo AB. Aplicando a lei da conservação da energia e da

conservação da massa ao processo de mistura, podemos escrever as equações que descrevem este

processo.

Seja:

1H a quantidade de calor por unidade de tempo do ar exterior

2H a quantidade de calor por unidade de tempo do ar de retorno

3H a quantidade de calor por unidade de tempo da mistura das duas correntes de ar.
Assim, pela lei de conservação de energia é:

 321 HHH  

Mas a potência sensível do ar referida a 0 ºC é:

Psicrometria

Cap 3 – Gráfico Psicrométrico 3-59

 0 DBtcmH 
Como a humidade não aumentou nem diminuiu, esta é a diferença total de potência térmica a partir

de 0 ºC.

Fig 3-12 Processo de mistura de dois caudais de ar

Como o caudal mássico também se conserva, pode-se escrever,

 321 mmm  

Recorrendo à definição de volume específico, e usando V para o caudal de ar em m3 s-1 obtém-se o
caudal mássico por:

SpV

Vm


 

Substituindo  0 DBtcmH  em 321 HHH   e eliminando os calores específicos por serem
iguais, temos

332211 DBDBDB tmtmtm  

Psicrometria

3-60 Cap 3 – Gráfico Psicrométrico

Substituindo
SpV

Vm


  em 332211 DBDBDB tmtmtm   e fazendo uso de 321 mmm   , tem-se:

3
2

2

1

1
2

2

2
1

1

1
DBDBDB tSpV

V
SpV

V
t

SpV
V

t
SpV

V




 



Da qual se retira:

2

2

1

1

2
2

2
1

1

1

3

SpV
V

SpV
V

t
SpV

V
t

SpV
V

t
DBDB

DB 








Esta equação dá a temperatura de bolbo seco de uma mistura de dois caudais de ar, função desses

mesmos caudais, das temperaturas de DB antes da mistura e dos seus volumes específicos.

Exemplo 6: Num sistema de ar condicionado, 5 000 m3 h-1 de ar exterior a 32 ºC DB, 25.5 ºC WB é
misturado com 12 000 m3 h-1 de ar de retorno a 26 ºC DB e 50 % HR. Determine as temperaturas

DB e WB da mistura.

Resolução: As duas condições de entrada dos caudais de ar podem ser determinados e

representados na Fig 3-12 como os pontos 1 e 2. O ponto de mistura estará localizado num ponto da
recta que une os dois pontos.

Do gráfico psicrométrico é 131 kgm889.0
SpV e 132 kgm862.0 SpV .

Substituindo, temos:

Cº72.27

862.0
00012

889.0
0005

26
862.0
0001232

889.0
0005

3 



DBt

Localizando este ponto C na linha do processo da mistura, obtemos WB = 20.9 ºC.

É interessante verificar se o trabalho adicional de entrar ou não com os volumes específicos no

cálculo da temperatura é justificável. Refaçamos o cálculo assumindo que A BSpV SpV . Virá:

Cº76.27
000120005

2600012320005
3 

DBt

A comparação deste valor com o valor anteriormente determinado de 27.72 ºC, permite-nos concluir

que o processo simplificado é suficientemente preciso para a maior parte dos cálculos de processos

de mistura.

Na prática, em condicionamento de ar de conforto, quando rigorosas especificações não são

exigidas, um valor médio do volume específico de 0.842 m3 kg-1, é usado na maior parte dos cálculos

de ar condicionado. Os erros envolvidos com esta simplificação são normalmente muito pequenos.

Psicrometria

Cap 3 – Gráfico Psicrométrico 3-61

3.11 PONTO DE ORVALHO DO EQUIPAMENTO

Foi mencionado anteriormente que todo o ar que passa por um permutador não está

necessariamente em contacto com a superfície desse permutador. Como consequência a

temperatura do ar à saída do permutador não é tão baixa como a temperatura da superfície do

permutador. Esta performance de um permutador de alhetas pode ser facilmente explicada por um

processo de mistura de caudais de ar. Para tal, vamos usar a informação contida no Exemplo 5 (ar a
34 ºC, 60 % RH, sendo arrefecido até 12 ºC, saturado).

Ar que entra em contacto com a superfície da alheta (ver Fig 3-13) sai do permutador mais ou menos

à temperatura média da alheta, neste caso 12 ºC DB. Existe algum ar que não entra em contacto com

a alheta sendo por isso bypassed através do permutador, saindo nas condições iniciais.

E, com certeza, algum ar encontra-se em condições intermédias das duas anteriores.

As correntes de ar misturam-se quando deixam o permutador para produzir uma condição pretendida

(ver Fig 3-11) na linha 12, como por exemplo o ponto 3.

A localização do ponto E, condição de saída do permutador, depende do tipo de permutador,

velocidade do ar e do seu projecto. Quantos mais tubos e maior a superfície de contacto, o ponto final

encontrar-se-á mais próximo da temperatura da superfície da alheta.

Portanto, está-se a falar de dois pontos de orvalho: o do equipamento