Cap7_Termo

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Universidade Federal de Santa Catarina 
Departamento de Engenharia Mecânica 
EMC 5406 – Termodinâmica Aplicada 
Prof. Jader R Barbosa Jr. 
 
Capítulo 7. Psicrometria e Condicionamento de Ar 
 
Exercícios Propostos 
 
1. Como variam (a) a umidade absoluta (também chamada de umidade específica) e (b) a 
umidade relativa do ar de uma sala bem vedada quando o ar é aquecido? E quando o ar é 
resfriado? 
 
2. Considere um tanque que contém ar úmido a 3 atm e cujas paredes são permeáveis ao 
vapor d´água. O ar da vizinhança à pressão de 1 atm também contém umidade. O vapor 
d´água pode fluir da vizinhança para o tanque? Explique. 
 
3. Determine as massas de ar seco e de vapor d´água contidas em uma sala de 240 m3 a 98 
kPa, 23°C e 50% de umidade relativa. Respostas: 273 kg, 2,5 kg. 
 
4. Um tanque contém 21 kg de ar seco e 0,3 kg de vapor d´água a 30°C a uma pressão de 100 
kPa. Determine (a) a umidade absoluta (b) a umidade relativa e (c) o volume do tanque. 
Respostas: 52,9%, 18,7 m3. 
 
5. Sandoval e Juvenal usam óculos. Em um dia frio de inverno, Sandoval chega do exterior 
frio e entra em uma casa aquecida enquanto Juvenal sai da casa. Os óculos de quem têm 
mais chances de ficarem embaçados? Explique. 
 
6. O ar de uma sala tem uma temperatura de bulbo seco de 22°C e uma temperatura de bulbo 
úmido de 16°C. Assumindo uma pressão de 100 kPa determine (a) a umidade absoluta (b) 
a umidade relativa e (c) a temperatura do ponto de orvalho. Não use a carta psicrométrica 
em seus cálculos. Respostas: (a) 0,0090 kg(s)/kg(a) (b) 54,1% (c) 12,3°C 
 
7. Uma sala contém ar a 1 atm, 26°C e 70% de umidade relativa. Usando a carta 
psicrométrica determine (a) a umidade absoluta (b) a entalpia (em kJ/kg de ar seco) (c) a 
temperatura de bulbo úmido (d) a temperatura do ponto de orvalho e (e) o volume 
específico do ar (em m3/kg de ar seco). Respostas: (a) 0,0148 kg(s)/kg(a) (b) 63,9 kJ/kg(a), 
(c) 21,9°C, (d) 20,1°C, (e) 0,868 m3/kg(a) 
 
8. Ar entra em uma seção de aquecimento a 95 kPa, 12°C e 30% de umidade relativa a uma 
taxa de 6 m3/min e sai a 25°C. Determine (a) a taxa de transferência de calor na seção de 
aquecimento e (b) a umidade relativa do ar na saída. Respostas: (a) 91,1 kJ/min (b) 13,3%. 
 
9. Ar entra em uma seção de resfriamento com 40 cm de diâmetro a 1 atm, 32°C, e 30% de 
umidade relativa a 18 m/s. O calor é removido do ar a uma taxa de 1.200 kJ/min. Usando a 
carta psicrométrica, determine (a) a temperatura de saída (b) a umidade relativa do ar na 
saída e (c) a velocidade de saída. Respostas: (a) 24,4°C (b) 46,6% (c) 17,6 m/s. 
 
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10. Um sistema de condicionamento de ar opera a uma pressão total de 95 kPa e consiste em 
uma seção de aquecimento e um umidificador que fornece vapor úmido (vapor d´água 
saturado) a 100°C. O ar entra na seção de aquecimento a 10°C e 70% de umidade relativa a 
uma vazão de 35 m3/min e sai da seção de umidificação a 20°C e 60% de umidade relativa. 
Determine (a) a temperatura e a umidade relativa do ar quando ele sai da seção de 
aquecimento (b) a taxa de transferência de calor na seção de aquecimento e (c) a taxa com 
a qual a água é adicionada ao ar na seção de umidificação. Respostas: (a) 19,5°C, 37,7% 
(b) 391 kJ/min (c) 0,147 kg/min. 
 
p	
  =	
  95	
  kPa
 
 
11. Ar entra em um condicionador de ar de janela a 1 atm, 32°C e 70% de umidade relativa a 
uma taxa de 2 m3/min e sai como ar saturado a 15°C. Parte da umidade do ar que condensa 
durante o processo também é removida a 15°C. Determine as taxas com que calor e 
umidade são removidas do ar. Respostas: 97,7 kJ/min, 0,023 kg/min 
 
12. Ar entra em uma seção de resfriamento com 30 cm de diâmetro a 95 kPa, 35ºC e 60% de 
umidade relativa a 120 m/min. O ar é resfriado passando sobre uma serpentina de 
resfriamento através da qual a água flui. A temperatura da água aumenta em 8°C. O ar sai 
da seção de resfriamento saturado a 20°C. Determine (a) a taxa de transferência de calor 
(b) a vazão mássica da água e (c) a velocidade de saída da corrente de ar. Respostas: (a) 
293,2 kJ/min (b) 8,77 kg/min (c) 113 m/min. 
 
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13. Ar atmosférico no interior de um automóvel entra na seção do evaporador do 
condicionador de ar a 1 atm, 27°C e 50% de umidade relativa. O ar retorna ao automóvel a 
10ºC e 90% de umidade relativa. A cabine de passageiros tem um volume de 2 m3 e 5 
renovações do volume de ar a cada minuto são necessárias para manter o interior do 
automóvel com o nível desejado de conforto. Esboce em um diagrama psicrométrico o 
processo de condicionamento do ar atmosférico no automóvel. Determine as temperaturas 
de ponto de orvalho e de bulbo úmido na entrada da seção do evaporador em °C. 
Determine a taxa de transferência de calor necessária do ar atmosférico para o fluido 
refrigerante do evaporador em kW. Determine a taxa de condensação do vapor d’água na 
seção do evaporador em kg/min. 
 
 
 
14. Ar entra em um resfriador evaporativo a 1 atm, 36°C e 20% de umidade relativa a uma 
vazão de 4 m3/min, e sai com umidade relativa de 90%. Determine (a) a temperatura de 
saída do ar e (b) a taxa com que água é fornecida para o resfriador evaporativo. 
 
 
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15. Ar entra em um resfriador evaporativo a 95 kPa, 40°C e 25% de umidade relativa e sai 
saturado. Determine a temperatura de saída do ar. Resposta: 23,1°C. 
 
16. O ar a 1 atm, 15°C e 60% de umidade relativa primeiramente é aquecido até 30°C em uma 
seção de aquecimento e, em seguida, é passado através de um resfriador evaporativo no 
qual sua temperatura cai para 25°C. Determine (a) a umidade relativa da saída e (b) a 
quantidade de água adicionada ao ar em kg H2O/kg de ar seco. 
 
17. Duas correntes de ar se misturam de forma adiabática e em regime permanente. A primeira 
corrente entra a 32°C e 40% de umidade relativa a uma vazão de 20 m3/min, enquanto que 
a segunda corrente entra a 12°C e 90% de umidade relativa a uma vazão de 25 m3/min. 
Assumindo que o processo de mistura ocorre a uma pressão de 1 atm, determine a umidade 
específica, a umidade relativa, a temperatura de bulbo seco e a vazão volumétrica da 
mistura. Respostas: 0,0096 kg H2O/kg de ar seco, 63,4%, 20,6°C, 45,0 m3/min 
 
 
 
18. Uma torre de arrefecimento úmida deve resfriar 60 kg/s de água de 40 a 26°C. O ar 
atmosférico entra na torre a 1 atm com temperaturas de bulbo seco e úmido de 22 e 16°C, 
respectivamente e sai a 34°C com umidade relativa de 90%. Usando o diagrama 
psicrométrico determine (a) a vazao volumetrica do ar para a torre de arrefecimento e (b) a 
vazao massica de água de reposição necessária. Respostas: (a) 44,9 m3/s (b) 1,16 kg/s 
 
 
 
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19. Ar atmosférico entra em um sistema de condicionamento de ar a 30°C e 70% de umidade 
relativa com uma vazao em volume de 4 m3/min e é resfriado até 20oC e 20% de umidade 
relativa a uma pressão de 1 atm. O sistema utiliza refrigerante-134a como fluido de 
resfriamento que entra na seção de resfriamento a 350 kPa e titulo de 20% e sai com vapor 
saturado. Represente o processo na carta psicrométrica. Qual é a transferência de calor do 
ar para a serpentina de resfriamento, em kW? Se vapor d’água é condensado do ar, quantos 
kg de condensado são gerados por minuto? Determine a vazão em massa de refrigerante 
em kg/min. Respostas: 3,727 kW; 0,07196 kg/min; 1,435 kg/min 
 
 
 
20. Um tanque não isolado com volume de 0,5 m3 contém ar a 35°C, 130 kPa e 20% de 
umidade relativa. O tanque está conectado a uma linha de suprimento de água na qual a 
água escoa a 50ºC. A água é aspergida (spray) no tanque até que a umidade relativa da 
mistura de ar e vapor seja de 90%. Determine a quantidade de água fornecida ao tanque, 
em kg, a pressão final da mistura de ar e vapor, em kPa, e a transferência de calor 
necessária durante o processo para manter a mistura de ar e vapor do tanque a 35ºC. 
Respostas: 0,01384 kg; 133,87 kPa; 64,1 kJ.