Lista - Mistura de Gases Ideais e Psicrometria - Termodinâmica 2 2021-2

CAP. 12 - Mistura de gases ideais e psicrometria Lista sugerida de exercícios 12.28 Utilizando o modelo de gás ideal com calores específicos constantes, determine a temperatura da mistura, em K, para cada um dos dois casos: (a) Inicialmente, 0,6 kmol de O2 a 500 K é separado por uma divisão de 0,4 kmol de H2 a 300 K em um reservatório de pressão rígido e isolado. A divisão é removida e os gases se misturam para se obter um estado de equilíbrio final. (b) Oxigênio (O2) a 500 K e uma vazão molar de 0,6 kmol/s entra em um volume de controle isolado que opera em regime permanente e mistura-se com H2 que entra em um fluxo separado a 300 K e uma vazão molar de 0,4 kmol/s. Um único fluxo misturado sai. Os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezados. 12.45 Uma tubulação de água a 5°C passa acima da superfície entre dois edifícios. O ar na vizinhança está a 35°C. Qual é a umidade relativa máxima que o ar pode ter antes que a condensação ocorra sobre a tubulação? 12.48 Um grande cômodo contém ar úmido a 30°C e 102 kPa. A pressão parcial do vapor d'água é de 1,5 kPa. Determine (a) a umidade relativa. (b) a razão de mistura. (c) a temperatura de ponto de orvalho, em °C. (d) a massa de ar seco, em kg, se a massa de vapor d'água for de 10 kg. 12.51 A Figura P12.51 mostra um secador que opera em regime permanente. Material úmido contendo 60% de umidade em massa entra sobre uma correia transportadora e sai com um teor de umidade de 6% em massa a uma taxa de 475 lbm/h (215,46 kg/h). Ar seco a 150°F (65,5°C) e 1 atm entra, e ar úmido a 130°F (54,4°C) e 1 atm e 50% de umidade relativa sai. Determine a vazão volumétrica necessária do ar seco de entrada, ft³/h. 12.59 Um reservatório de pressão fechado e rígido inicialmente contém 0,5 m³ de ar úmido em equilíbrio com 0,1 m³ de água líquida a 80°C e 0,1 MPa. Se o conteúdo do reservatório de pressão for aquecido a 200°C, determine (a) a pressão final, em MPa. (b) a transferência de calor, em kJ. 12.63 Ar a 35°C, 3 bar (3 x 10⁵ Pa), 30% de umidade relativa e uma velocidade de 50 m/s expande-se isentropicamente através de um bocal. Determine, em bar, a menor pressão de saída que pode ser alcançada sem condensação. Para essa pressão de saída, determine a velocidade de saída, em m/s. O bocal opera em regime permanente e sem efeitos significativos de energia potencial. 12.66 Ar úmido a 20°C, 1,05 bar (1,05 x 10⁵ Pa), 85% de umidade relativa e uma vazão volumétrica de 0,3 m³/s entra em um compressor bem isolado que opera em regime permanente. Se o ar úmido sai a 100°C e 2,0 bar (2,0 x 10⁵ Pa), determine (a) a umidade relativa, na saída. (b) a potência de entrada, em kW. (c) taxa de produção de entropia, em kW/K. 12.70 Utilizando a carta psicrométrica, Fig. A-9, determine (a) a umidade relativa, a razão de mistura e a entalpia específica da mistura, em kJ por kg de ar seco, correspondendo às temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido, respectivamente, de 30 e 25°C. (b) a razão de mistura, a entalpia específica da mistura e a temperatura de bulbo úmido correspondente à temperatura de bulbo seco de 30°C e 60% de umidade relativa. (c) a temperatura de ponto de orvalho correspondente, as temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido, respectivamente, de 30 e 20°C. 12.81 Um ar-condicionado que opera em regime permanente recebe ar úmido a 28°C, 1 bar (10⁵ Pa) e 70% de umidade relativa. O ar úmido primeiro passa por uma serpentina de resfriamento na unidade desumidificadora e algum vapor d'água é condensado. A taxa de transferência de calor entre o ar úmido e a serpentina de resfriamento é de 11 toneladas de refrigeração. Os fluxos de ar úmido saturado e de ar condensado saem da unidade desumidificadora à mesma temperatura. O ar úmido então passa através de uma unidade de aquecimento, saindo a 24°C, 1 bar (10⁵ Pa) e 40% de umidade relativa. Desprezando os efeitos das energias cinética e potencial, determine (a) a temperatura de saída do ar úmido da unidade de desumidificação, em °C. (b) a vazão volumétrica do ar que entra no ar-condicionado, em m³/min. (c) a taxa de condensação da água, em kg/min. (d) a taxa de transferência de calor do ar que passa pela unidade de aquecimento, em kW. 12.97 Ar atmosférico com temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido, respectivamente, de 33 e 29°C entra em uma câmara bem isolada que opera em regime permanente e mistura-se com ar que entra a temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido, respectivamente, de 16 e 12°C. A vazão volumétrica do fluxo de menor temperatura é três vezes maior que a do outro fluxo. Um único fluxo sai. A pressão permanece constante por todo o processo em 1 atm. Desprezando os efeitos das energias cinética e potencial, determine para o fluxo de saída (a) a umidade relativa. (b) a temperatura, em °C. 12.99 Ar a 30°C, 1 bar (10⁵ Pa) e 50% de umidade relativa entra em uma câmara isolada que opera em regime permanente com uma vazão mássica de 3 kg/min e mistura-se com um fluxo de ar úmido saturado que entra a 5°C e 1 bar (10⁵ Pa), com uma vazão mássica de 5 kg/min. Um único fluxo misturado sai a 1 bar (10⁵ Pa). Determine (a) a umidade relativa e a temperatura, em °C, do fluxo de saída. (b) a taxa de destruição de exergia, em kW, para T0 = 20°C. Despreze os efeitos das energias cinética e potencial. 12.103 Em um condensador de uma central elétrica, energia é rejeitada por transferência de calor a uma taxa de 836 MW para a água de resfriamento que sai do condensador a 40°C para a torre de resfriamento. A água resfriada a 20°C retorna para o condensador. Ar atmosférico entra na torre a 25°C, 1 atm e 35% de umidade relativa. O ar úmido sai a 35°C, 1 atm e 90% de umidade relativa. Água de reposição é fornecida a 20°C. Para a operação em regime permanente, determine a vazão mássica, em kg/s: (a) do ar atmosférico de entrada. (b) da água de reposição. Despreze os efeitos das energias cinética e potencial.