Conforme a metodologia sugerida em sala de aula resolver e analisar as questões: (20 %) 1.2 Em um sistema de ar condicionado sai ar da zona de arre...

Para resolver o problema, podemos utilizar as seguintes equações: 1. Conservação de massa: m1 = m2 2. Conservação de energia: m1 * h1 + m2 * h2 = m3 * h3 3. Cálculo da umidade absoluta: w = 0,622 * (Pv / (P - Pv)) 4. Cálculo da umidade relativa: UR = (Pv / Psat) * 100% 5. Cálculo da temperatura de bulbo seco: Tbs = Ta - ((0,55 - 0,0055 * UR) * (Ta - 14,5)) 6. Cálculo da vazão volumétrica resultante: V3 = m3 / (ρ * 60) Onde: - m1: massa da corrente de ar 1 (kg/s) - m2: massa da corrente de ar 2 (kg/s) - m3: massa da mistura (kg/s) - h1: entalpia da corrente de ar 1 (kJ/kg) - h2: entalpia da corrente de ar 2 (kJ/kg) - h3: entalpia da mistura (kJ/kg) - w: umidade absoluta (kg de vapor de água / kg de ar seco) - Pv: pressão parcial do vapor de água (kPa) - P: pressão total (kPa) - UR: umidade relativa (%) - Psat: pressão de saturação do vapor de água (kPa) - Ta: temperatura do ar exterior (ºC) - Tbs: temperatura de bulbo seco (ºC) - V3: vazão volumétrica resultante (m3/min) - ρ: densidade do ar (kg/m3) Resolvendo o problema: 1. Calculando as massas das correntes de ar: m1 = ρ1 * V1 = 1,2 * 75 = 90 kg/min m2 = ρ2 * V2 = 1,2 * 40 = 48 kg/min 2. Calculando as entalpias das correntes de ar: h1 = 1,006 * 18 = 18,108 kJ/kg h2 = 1,006 * 34 + w2 * (2501 + 1,86 * 34) = 56,204 + 44,1 * w2 kJ/kg Onde w2 é a umidade absoluta da corrente de ar 2, que ainda não conhecemos. 3. Aplicando a conservação de massa: m1 = m2 = m3 90/60 = 48/60 = m3/60 m3 = 138 kg/min 4. Aplicando a conservação de energia: m1 * h1 + m2 * h2 = m3 * h3 90 * 18,108 + 48 * (56,204 + 44,1 * w2) = 138 * h3 h3 = 33,67 kJ/kg 5. Calculando a umidade absoluta da mistura: Pv = 0,622 * w1 * P / (0,378 * w1 + 1) Onde w1 é a umidade absoluta da corrente de ar 1, que é zero. Pv = 0,622 * w2 * P / (0,378 * w2 + 1) Pv = 0,622 * w2 * 101,325 / (0,378 * w2 + 1) Pv = 0,234 * w2 kPa w = Pv / (P - Pv) w = 0,234 * w2 / (101,325 - 0,234 * w2) w = 0,009 kg de vapor de água / kg de ar seco 6. Calculando a umidade relativa da mistura: Psat = exp(18,678 - 4030,183 / (Ta + 235)) Psat = exp(18,678 - 4030,183 / (34 + 235)) Psat = 4,24 kPa UR = Pv / Psat * 100% UR = 0,234 * w2 / 4,24 * 100% UR = 5,51% 7. Calculando a temperatura de bulbo seco da mistura: Tbs = Ta - ((0,55 - 0,0055 * UR) * (Ta - 14,5)) Tbs = 34 - ((0,55 - 0,0055 * 5,51) * (34 - 14,5)) Tbs = 22,5 ºC 8. Calculando a vazão volumétrica resultante: ρ = P / (287,1 * (Tbs + 273,15)) ρ = 101,325 / (287,1 * (22,5 + 273,15)) ρ = 1,145 kg/m3 V3 = m3 / (ρ * 60) V3 = 138 / (1,145 * 60) V3 = 2,17 m3/min Respostas: (a) A umidade absoluta da mistura é de 0,009 kg de vapor de água / kg de ar seco. (b) A umidade relativa da mistura é de 5,51%. (c) A temperatura de bulbo seco da mistura é de 22,5 ºC. (d) A vazão volumétrica resultante é de 2,17 m3/min.