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SEMANA 5 – SOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS
1- Quais são os principais processos psicrométricos que estão presentes no processo de climatização?
- no verão temos os processos de: mistura de dois fluxos de ar (ar externo e ar de retorno, resultando em ar de mistura); resfriamento e desumidificação durante a passagem pela serpentina fria; insuflamento no ambiente. Em determinadas situações, onde desejamos controlar a umidade relativa em um valor mais baixo é preciso realizar um aquecimento do ar após a passagem pela serpentina fria.
- no inverno temos o processo de aquecimento do ar ao passar por uma resistência elétrica ou através de um radiador no próprio ambiente. Caso exista renovação de ar no processo haverá também o processo de dois fluxos de ar.
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2- Uma vazão de 4800 m^3 /h de ar atravessa uma serpentina elétrica que libera 4kW de potência de aquecimento. Se a temperatura de entrada do ar foi de 17oC e UR de 40%, calcule qual a TBS final e qual a nova umidade relativa? Calcule a densidade exata do ar a partir da equação dos gases perfeitos. R. O aquecimento através de uma resistência elétrica pode ser calculado através da equação a seguir: Nessa equação temos disponível o valor da potência de aquecimento no enunciado. O fluxo de massa pode ser calculado a partir da equação que relaciona a densidade e a vazão, conforme: 3
kg m
Ra T
p
Observe que a entalpia de entrada do ar (he) é obtida diretamente da carta psicrométrica a partir das informações oferecidas no enunciado (TBS e UR). O valor encontrado de he = 29,5 kJ/kgar. Podemos substituir estas informações acima na equação obtendo-se assim: ar saída ar kg kJ h s kg 4 kW 1 , 62 .( 29 , 5 ) Isolando-se a entalpia de saída do ar após passagem pela resistência elétrica temos que: ar saída saída kg kJ h h 29 , 5 31 , 9 1 , 62 4 1 , 62 4 ( 29 , 5 ) Na carta psicrométrica podemos avaliar qual a condição do ponto de saída do ar com esta informação da entalpia de saída e a informação de que em um processo de aquecimento simples a umidade absoluta da entrada é igual a umidade absoluta da saída do ar. Logo w1 = w2.
4 – Um fluxo de 4800 m3/h de ar a temperatura de 32 graus e UR de 60% é misturado com um fluxo de 7200m3/h de ar a uma temperatura de 25 C e UR de 50%. Calcule qual a condição final da mistura do ar. Considere a densidade do ar de cada parcela de ar de mistura, a partir do volume específico obtido na carta psicrométrica. Um balanço de energia em um volume de controle envolvendo a junção dos dois fluxos de ar fornece: Nessa questão foram apresentadas apenas as vazões. Considerando-se as densidades do fluxo 1 e do fluxo 2, temos que: Onde Com o cálculo da entalpia 3 e a colocação dos pontos 1 e 2 na carta psicrométrica temos o ponto 3 sobre uma reta que liga estes dois pontos e na intersecção dessa reta com a linha de entalpia 3. Dessa forma, lemos na carta que TBS3 = 27,8 C e UR ~ 55%.
