(20170215015750)Aula 2 - Psicometria

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Refrigeração, Ar Condicionado e Ventilação
Prof.: Jean Fernando Bertão Machado
Faculdade Anhanguera de São José
Engenharia Mecânica
Desenvolvimento do Produto – Jean Machado
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Desenvolvimento do Produto – Jean Machado
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Aula 2- Psicrometria
Propriedades Termodinâmicas
Temperatura
Pressão
Densidade, Volume e Calor Específico
Lei dos Gases Perfeitos
Psicrometria Básica
Importância
Modelo de Dalton
Propriedades do Ar Úmido
Carta Psicrométrica
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Desenvolvimento do Produto – Jean Machado
Desenvolvimento do Produto – Jean Machado
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Desenvolvimento do Produto – Jean Machado
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Aula 2 – Psicrometria
Propriedades Termodinâmicas – Temperatura
	- Escala Celsius (°C): É denominada escala centígrada pois é dividida em 100 graus, do ponto de congelamento da água até o seu ponto de ebulição. Na escala Celsius, o zero absoluto é –273°. Qualquer temperatura na escala Kelvin pode ser determinada pela adição de 273° à leitura do termômetro;
	- Escala Fahrenheit (°F): Mede água no seu ponto de congelamento de 32° e no seu ponto de ebulição de 212°. É dividida em 180 partes. Na escala Fahrenheit, o zero absoluto é –460°F. As temperaturas na Rankine podem ser determinadas adicionando-se 460° à leitura do termômetro. 
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Desenvolvimento do Produto – Jean Machado
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Aula 2 – Psicrometria
Propriedades Termodinâmicas – Pressão
		Todos os dispositivos que medem pressão devem estar expostos a duas pressões. A medida é sempre a diferença entre as duas pressões.
	- Pressão Manométrica: Os manômetros geralmente medem a diferença entre a pressão existente entre um meio e a pressão atmosférica. Ou seja, é uma pressão relativa, a qual pode ser definida como sendo a pressão que se acrescenta à pressão atmosférica existente;
	- Pressão Absoluta: É o resultado da soma da pressão manométrica (relativa) e a pressão atmosférica.
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Aula 2 – Psicrometria
Diagrama Pressão-Entalpia: Fases no Diagrama p-h
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Aula 2 – Psicrometria
Propriedades Termodinâmicas – Densidade e Volume Específico
		A densidade (ρ) de um fluido é a massa ocupando uma unidade de volume (kg/ m3).
		O volume específico (ν) é o volume ocupado por unidade de massa (m3/kg).
		O calor específico de uma substância é a quantidade de energia requerida para aumentar a temperatura de uma unidade de massa em 1 K. Ou seja, sua unidade é kJ/kg.K. A magnitude da quantidade é influenciada pelo processo utilizado para adicionar ou remover calor. Os processos mais comuns são a volume constante, cv,,e a pressão constante, cp.
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Aula 2 – Psicrometria
Propriedades Termodinâmicas – Lei dos Gases Perfeitos
		As propriedades termodinâmicas de uma substância não são variáveis independentes, mas são fixas pelo estado da substância. 
		
		O modelo de gás ideal é um exemplo que relaciona a pressão, temperatura e volume específico de um gás:
onde p é a pressão absoluta (Pa), v o volume específico (m3/kg), R é a constante dos gases (287 J/kg.K para o ar) e T a temperatura absoluta (K).
		A Lei dos Gases Perfeitos é aplicável para ar seco e vapor superaquecido e não é aplicável para água e vapor refrigerante próximo das condições de saturação.
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Aula 2 – Psicrometria
 Psicrometria Básica – Importância
		Psicrometria é o estudo das propriedades da mistura ar e vapor d’água. A matéria é importante na prática de condicionamento de ar pois o ar atmosférico não é completamente seco e sim uma mistura de ar e vapor d’água. 
		Os princípios de psicrometria são utilizados em processos em que o vapor d’água é removido ou adicionado ao ar atmosférico e tem como principais aplicações cálculo da carga térmica, sistemas de ar condicionado, serpentinas de resfriamento e desumificadoras, torres de resfriamento e condensadores evaporativos.
		Outro ponto a se observar é que o índice de conforto térmico depende mais da quantidade de vapor d’água do que da temperatura. Um aparelho de ar condicionado promove maior controle de umidade e pequenas variações de temperatura
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Aula 2 – Psicrometria
 Psicrometria Básica – Modelo de Dalton
		No modelo de Dalton aplica-se a Lei dos Gases Perfeitos considerando-se que cada componente da mistura como se existisse sozinho no volume V, à temperatura da mistura T exercendo uma parcela da pressão.
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Aula 2 – Psicrometria
 Psicrometria Básica – Propriedades do Ar Úmido
		As propriedades do ar úmido estão relacionadas à temperatura, quantidade de vapor d’água, volume ocupado pelo ar e energia nele contida.
		- Propriedades relacionadas com a temperatura: temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido (molhado) e temperatura do ponto de orvalho;
		- Propriedades relacionadas à umidade: pressão de vapor, razão de mistura, umidade específica, umidade absoluta, umidade relativa e grau de saturação;
		- Propriedades relacionadas ao volume ocupado e energia: volume específico e entalpia. 
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Aula 2 – Psicrometria
 Psicrometria Básica – Propriedades do Ar Úmido
		A temperatura de bulbo seco (Ts) é a temperatura medida com um termômetro comum.
		A temperatura de bulbo úmido (Tw) ou molhado é a temperatura medida utilizando-se um termômetro cujo bulbo está com um tecido de algodão embebido em água.
		A temperatura do ponto de orvalho (To) é a temperatura que o ar úmido se torna saturado, ou seja, quando o vapor d’água começa a condensar mantendo constantes a pressão e a razão de mistura.
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Aula 2 – Psicrometria
 Psicrometria Básica – Propriedades do Ar Úmido
		
		A quantidade de vapor que pode existir em determinada atmosfera é limitada para cada valor de temperatura. Temperaturas mais elevadas permitem a existência de maior quantidade de vapor do que em um ambiente com temperaturas baixas. 
		
		Quando o ar contêm o máximo de vapor d’água permissível para determinada temperatura, diz-se que o ar se encontra saturado, sendo representado por (pg). Se a quantidade de vapor não é suficiente para saturar o ar, sua pressão é chamada de pressão parcial de vapor (pv). 
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Aula 2 – Psicrometria
 Psicrometria Básica – Propriedades do Ar Úmido
		A umidade, w, ou umidade específica é a razão entre a massa de vapor d’água (mv) e a massa do ar úmido (ma).
		Expressando a umidade em função das pressões, teremos:
		
		Substituindo pg e considerando que a razão do peso molecular da água para o ar seco é aproximadamente 0,622, chega-se á:
		
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Aula 2 – Psicrometria
 Psicrometria Básica – Propriedades do Ar Úmido
		A umidade relativa (φ) é a razão entre a pressão parcial de vapor (pv) e a pressão de saturação (pg).
		 A umidade e a umidade relativa podem ser medidas em laboratório, utilizando um higrômetro no qual uma amostra de ar úmido é exposta a reagentes químicos apropriados até que a umidade presente seja absorvida. 
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Aula 2 – Psicrometria
 Psicrometria Básica – Propriedades do Ar Úmido
		
		A umidade absoluta (Ua) é a relação entre a massa de vapor d’água e o volume ocupado pelo ar úmido.
		
		A razão de mistura (W) é definida como a razão entre a massa de vapor d’água e a massa de ar seco em dado volume da mistura. É expressa em kg de vapor / kg de ar seco.
		
		Volume específico (v) é definido como o volume por unidade de massa de ar seco.
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Aula 2 – Psicrometria
 Psicrometria Básica – Propriedades do Ar Úmido
		A entalpia (h) de uma mistura pode ser encontrada adicionando a contribuição de cada componente na condição para qual o componente existe na mistura:
		Dividindo pela massa do ar e introduzindo a umidade, t eremos:
		Uma consulta aos dados de tabelas de vapor mostra que a entalpia de vapor d’água superaquecido a baixas pressões se aproxima significativamente do valor dado pela entalpia do vapor saturado correspondente à temperatura dada. Logo, a entalpia do vapor d’água hv pode ser tomada como sendo hg à temperatura da mistura. 
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Aula 2 - Psicrometria
Carta Psicométrica
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Carta Psicométrica
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