Aquecimento e Umidificação: Balanço de Massa e Energia

Termodinâmica Aplicada Prof Me André Chiconi Rialto Aquecimento com Umidificação Há duas formas de se umidificar um ambiente sendo a primeira adicionando vapor e a segunda adicionando líquido a mistura de ar úmido Aquecimento com Umidificação Podemos representar o processo como duas etapas separadas sendo a primeira de aquecimento e a segunda de umidificação Aquecimento com Umidificação Para analisar os sistemas apresentados anteriormente vamos fazer um balanço de massa e de energia em um sistema genérico Primeiro será realizado o balanço de massa do ar seco 𝑚𝑎1 𝑚𝑎2 𝑚𝑎1 𝑚𝑎2 𝑚𝑎 Aquecimento com Umidificação Então o balanço de massa de água assumindo a adição ou subtração de massa de água Podemos escrever a massa de vapor através da umidade específica por 𝑚𝑣 𝜔 𝑚𝑎 Logo 𝑚𝑣1 𝑚𝑤 𝑚𝑣2 𝜔2 𝜔1 𝑚𝑤 𝑚𝑎 Aquecimento com Umidificação Podemos fazer o balanço de energia em regime permanente no sistema Assumindo que não há trabalho e descartando os efeitos de energia potência e cinética termos então 0 ℎ𝑎1 ℎ𝑎2 𝜔1ℎ𝑔1 𝜔2ℎ𝑔2 𝜔2 𝜔1 ℎ𝑔𝑤 Exercício 1 O ar a 1 atm 15 C e 60 de umidade relativa é aquecido até 20 C em uma seção de aquecimento e em seguida umidificado pela introdução de vapor de água O ar sai da seção de umidificação a 25 C e 65 de umidade relativa Determine a a relação de vapor adicionada ao ar e b a quantidade de calor transferido para o ar na seção de aquecimento TABELA A4 Entrada 15 C e 60 Aquecido até 20C Umidificado até 25 C e 65 𝑞 ℎ2 ℎ1 𝑞 358 307 𝑞 51 𝑘𝐽𝑘𝑔 𝜔 𝜔3 𝜔1 𝜔 0013 00065 𝜔 00065 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑎𝑟 Exercício 2 Um sistema de condicionamento de ar opera a uma pressão total de 1 atm e consiste em uma seção de aquecimento e um umidificador que fornece vapor úmido vapor de água saturado a 100 C O ar entra na seção de aquecimento a 10 C e 70 de umidade relativa a uma taxa de 35 m³min saindo 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 da seção de aquecimento e c a taxa com a qual a água é adicionada ao ar na seção de umidificação Água líquidovapor saturados Tabela com entrada de temperatura Entrada 10 C e 70 Aquecido até Umidificado até 20 C e 60 ℎ𝑤 267605 k𝐾𝑘𝑔 ℎ2 3390 𝑘𝐽𝑘𝑔 𝜔1 00055 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑎𝑟 𝜔3 00089 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑎𝑟 ℎ1 238 k𝐾𝑘𝑔 ℎ3 43 k𝐾𝑘𝑔 ℎ𝑎 𝜔ℎ𝑔3 ℎ𝑎 𝜔ℎ𝑔2 𝜔3 𝜔2 ℎ𝑔𝑤 𝑇2 195𝐶 Exercício 2 𝑃𝑉 𝑚𝑅𝑇 991435 𝑚028710 273 𝑚 4213𝑘𝑔𝑚𝑖𝑛 𝑃𝑣 𝑃𝑔10𝐶 𝑃𝑣 0712276 0859𝑘𝑃𝑎 𝑃𝑎 𝑃 𝑃𝑣 𝑃𝑎 9914 𝑘𝑃𝑎 Entrada 10 C e 70 Aquecido até Umidificado até 20 C e 60 ℎ𝑤 267605 k𝐾𝑘𝑔 ℎ2 3390 𝑘𝐽𝑘𝑔 𝜔1 00055 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑎𝑟 𝜔3 00089 𝑘𝑔 á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔 𝑎𝑟 ℎ1 238 k𝐾𝑘𝑔 ℎ3 43 k𝐾𝑘𝑔 𝑇2 195𝐶 𝑣1 081 𝑚3 𝑘𝑔 𝑎𝑟