2 psicrometria (2)

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Aula de psicrometria da disciplina Instalações Termomecânicas 2 (ar condicionado) do curso de engenharia mecânica da UnB.

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2 psicrometria (2)

  1. 1. Curso de Graduação em Engenharia Mecânica 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado) Capítulo 2 Psicrometria Prof. João PimentaUniversidade de Brasília, Faculdade de TecnologiaDepartamento de Engenharia Mecânica Laboratório de Ar Condicionado e Refrigeração
  2. 2. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta Este material foi desenvolvido pelo Prof. João Pimenta, para aulas na disciplina obrigatória de graduação em engenharia mecânica Instalações Termomecânicas II (Ar condicionado). Para fazer referência a este material, por favor utilize o seguinte : PIMENTA, João. Ar Condicionado: Psicrometria. Agosto a Dezembro de 2009. 123 slides. Notas de Aula. Apresentação MS PowerPoint. Críticas, comentários, sugestões, etc. para pimenta@unb.br Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia ENM - Departamento de Engenharia Mecânica Brasília, Agosto-2009Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  3. 3. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta Conteudo 1. Introdução 2. Parâmetros Psicrométricos 3. A Carta Psicrométrica 4. A Transferência de Calor e Massa 5. Saturação Adiabática e a Temperatura de Bulbo Úmido 6. Processos Básicos de Condicionamento do ArUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  4. 4. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 1 IntroduçãoUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  5. 5. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 1. Introdução Havíamos definido o AC como, ―Processo de tratamento do ar, que através do ajuste simultâneo de temperatura, umidade, grau de pureza e circulação, permite manter condições desejáveis para um espaço climatizado ‖ Vimos também que tal definição implica nas seguintes 4 funções básicas: • Controle da temperatura; • Controle da umidade; • Filtragem, limpeza e renovação do ar; • Movimentação e circulação do ar. A figura a seguir ilustra esquematicamente um sistema de AC que incorpora essa funções ...Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  6. 6. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 1. Introdução Serpentina Serpentina Filtros de Aquecimento de Resfriamento Damper de ar externo Tomada de ar externo A Damper de ar recirculado A Ventilador A Exaustão de ar Damper de Ar de insuflamento ar de exaustão distribuído as diferentes zonas Ar de retorno das diferentes zonasUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  7. 7. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado) Capitulo 2. Psicrometria Prof. João Pimenta 1. Introdução A análise dos diferentes processos envolvendo o ar atmosférico é realizada com o auxilio dahttp://www.padfield.org/tim/cfys/aircon/aircon3.php PSICROMETRIA. PSICROMETRIA. Estudo das propriedades termodinâmicas do ar úmido afim de analisar mudanças de estado do mesmo. Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia Mecânica LaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  8. 8. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 1. Introdução Ar Atmosférico X Ar seco X Ar Úmido O ar atmosférico contêm vários componentes gasosos, bem como vapor d’água e contaminantes (particulados, pólem, etc.) O ar seco existe quando todo o vapor d’água e contaminantes são removidos do ar atmosférico. Nitrogênio 78,08400 % Oxigênio 20,94760 % Argônio 0,93400 % Dióxido de carbono 0,03140 % Néon 0,00182 % Hélio 0,00052 % Metano 0,00015 % Dióxido de Enxofre 0 a 0,0001 % Hidrogênio 0,00005 % Outros (Criptônio, Xenônio, Ozônio, etc.) 0,00002 %Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  9. 9. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 1. Introdução Ar Atmosférico X Ar seco X Ar Úmido O ar úmido é considerado com uma mistura binária (2 componentes) de ar seco e vapor d’água. A quantidade de vapor d’água no ar úmido varia entre Zero (ar seco) e um máximo que depende da pressão e temperatura da mistura. Estado de equilíbrio entre o ar úmido Saturação e a fase condensada (líquido ou sólida)Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  10. 10. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 1. Introdução Lei de Dalton Lei da mistura de gases perfeitos observada por John Dalton estabelece que ... A pressão total da mistura, P, é igual a soma das pressões Pi que cada gás exerceria se ocupasse isoladamente o volume do reservatório, V, que contém a mistura e estivesse a temperatura, T da mistura. P  Pa  Pw http://www.kentchemistry.com/links/GasLaws/dalton.htmUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  11. 11. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 1. Introdução Massas Moleculares A massa molecular do ar seco é de 28,9645 sendo a constante do gás para o ar seco de, 8314,41 J Ra   287,055 28,9645 kg.K A massa molecular relativa da água é de 18,01528 sendo a constante do gás para o vapor d’água de, 8314,41 J RW   461,520 18,01528 kg.KUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  12. 12. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 1. Introdução Variação da Temperatura e Pressão na atmosfera. O temperatura e pressão do ar atmosférico variam consideravelmente com a altitude, e também com a posição geográfica e as condições meteorológicas. Dados Atmosféricos Padrão (NASA, 1976) http://www.britannica.com/ebc/art-85007/In-Earths-atmosphere-the-limits-of-the-atmospheric-layers-are Altitude [m] Temperatura [oC] Pressão [kPa] -500 18,2 107,478 0 15,0 101,325 500 11,8 95,461 1000 8,5 89,874 2000 2,0 79,495 3000 -4,5 70,108 4000 -11,0 61,640 5000 -17,5 54,020 6000 -24,0 47,181 7000 -30,5 41,061 8000 -37,0 35,600   5, 2559 9000 -43,5 30,742 5 P  101,325 1  2,25577 10 .h 10000 -50,0 26,436 h  500m  altitude  11000mUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  13. 13. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 1. Introdução Tabelas de vapor d’água saturado Entrada Entrada em emTemperatura Pressão Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia Mecânica LaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  14. 14. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2 Parâmetros PsicrométricosUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  15. 15. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos A Linha de Saturação Sabemos da termodinâmica que o domínio das diferentes fases (sólido, líquido e vapor) de uma dada substância pura pode ser representado num plano pressão temperatura como abaixo... Pressão Ponto Crítico Em nosso estudo estaremos Fase particularmente interessados com a linha Líquida de saturação (vaporização) que delimita as Fase regiões de líquido e vapor Sólida Fase Vapor Ponto Triplo TemperaturaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  16. 16. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos A Linha de Saturação A região a direita dessa linha de saturação diz respeito ao vapor d’água superaquecido, tal qual o mesmo se encontra no ar úmido. Pressão Pressão de Vapor d’água Ponto Crítico Fase Líquida B A Fase Sólida Fase Vapor Ponto Temperatura Triplo Processo isobárico de resfriamento do vapor d’água até a saturação TemperaturaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  17. 17. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos A Linha de Saturação As colocações anteriores são válidas para o vapor d’água (substância pura)! Qual seria o efeito se considerarmos a mistura vapor d’água + ar seco (ar úmido) ??? Resposta: Nenhum! O vapor d’água não é influenciado pela presença do ar →na verdade, uma pequena interação molecular ocorre que pode ser considerada desprezível para fins práticos. Sobre a linha de saturação o ar é dito saturado → qualquer redução adicional de temperatura causa a condensação do vapor d’água presente no ar.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  18. 18. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Relações do Gás Perfeito Quando o ar úmido é considerado uma mistura de gases perfeitos independentes (ar seco + vapor d’água), temos: para o ar seco  paV  na R.T para o vapor d água  pwV  nw R.T onde, pa  pressão parcial do ar seco pw  pressão parcial do vapor d água V  volume total da mistura na  número de moles de ar seco nw  número de moles de vapor d água R  constante universal dos gases (8314,4 kJ kg.mol.K ) T  temperatur a absoluta KUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  19. 19. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Relações do Gás Perfeito Por sua vez, para a mistura ar seco + vapor d’água, também deve obedecer a equação do gás perfeito... pV  nR.T ou seja,  pa  pw .V  na  nw R.T sendo, p  pa  pw n  na  nw Com essas equações, as frações molares de ar seco e vapor d’água podem ser dadas como, pa pa pw pw xa   xw    pa  p w  p  pa  p w  pUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  20. 20. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Uma série de parâmetros psicrométricos é utilizada para a caracterização do estado termodinâmico do ar úmido... • Umidade Absoluta • Umidade Relativa • Grau de Saturação • Volume Específico • Entalpia Específica • Calor Específico a Pressão Constante • Temperatura de Bulbo Seco • Temperatura de Orvalho • Temperatura de Bulbo ÚmidoUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  21. 21. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros PsicrométricosUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  22. 22. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Umidade Absoluta (humidity ratio), w Para uma dada amostra de ar úmido, define a razão entre a massa de vapor d’água (Mw) e a massa de ar seco (Ma), i.e., mw kg de vapor d água w  ma kg de ar seco Uma importante simplificação pode ser feita assumindo a mistura de 2 gases perfeitos. Da equação de estado par o gás perfeito e considerando a Lei de Mistura de Dalton, temos... PaV PwV ma  mw  RaT RwT Substituindo em w, vem ... Ra Pw w Rw PaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  23. 23. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Umidade Absoluta (humidity ratio), w Ra Pw w Rw Pa Porém, da Equação .... Temos que, Ra M w 18,01534    0,62198 Rw M a 28,9645 Assim vem ... Pw w  0,62198 Pa Além disso, como a pressão total da mistura (P) é dada pela soma das pressões parciais dos constituintes da mesma (Pa e Pw), temos que ...Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  24. 24. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Umidade Absoluta (humidity ratio), w Pw Pw w  0,62198  0,62198 Pa P  Pw Pw w  0,62198 P  Pw Que é a forma mais conhecida e muitas vezes apresentada como a definição da umidade absoluta. Nota: a expressão decorre da hipótese de comportamento ideal que fica comprometida quando a pressão parcial do vapor se aproxima da pressão total da mistura.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  25. 25. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Umidade Absoluta (humidity ratio), w Pw w  0,62198 P  Pw A equação precedente mostra existir uma relação direta entre a umidade absoluta e a pressão parcial do vapor d’água → Com isso, podemos usar indistintamente pw ou w no gráfico da linha de saturação antes apresentado Pressão de vapor d’água Umidade Absoluta Nota: A relação entre as escalas não é linear. TemperaturaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  26. 26. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Umidade Específica (specific humidity), q Razão entre a massa de vapor d’água (mw) e a massa total da amostra de ar úmido, i.e., mw w kg de vapor d água q   mw  ma 1  w kg de ar úmido Umidade Relativa (relative humidity),  Razão entre a fração molar do vapor d’água presente na mistura (xw) e a fração molar que o vapor d’água teria se a mistura estivesse saturada na mesma temperatura e pressão (xws) . xw  xw, s t, pUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  27. 27. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Umidade Relativa (relative humidity),  Considerando a equação dos gases perfeitos e a definição das frações molares do vapor d’água, nw nws xw  xws  n  número total de moles n n temos, Razão entre a pressão parcial do vapor d’água xw Pw   na mistura (Pw) e a pressão parcial que o vapor d’água teria (Pws) se a mistura estivesse xw , s t, p Pw, s saturada na mesma temperatura e pressão total da mistura. A umidade relativa varia entre 0 e 1 (0 a 100%).   0  ar seco   1  ar úmido saturadoUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  28. 28. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Grau de Saturação,  Razão entre umidade absoluta do ar e a umidade absoluta do ar saturado, mantidas temperatura e pressão de mistura constantes. w  ws Substituindo as expressões simplificadas da umidade absoluta e da umidade relativa temos, P  Pws P  Pws   ou →   P  Pw P  Pws Nota: se a umidade relativa for alta ou a pressão parcial do vapor for baixa face a pressão da mistura, o grau de saturação será aproximadamente o mesmo que o da umidade relativa.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  29. 29. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Propriedades Específicas Propriedades específicas são dadas por unidade de massa da substancia de interesse. No psicrometria convenciona-se referenciar tais propriedades a massa de ar seco (e não a massa da mistura). A razão dessa convenção deve-se ao fato de que nos processos com o ar úmido o fluxo de ar seco permanece constante enquanto que vapor d’água pode ser retirado ou adicionado ao ar úmido. Ou seja, o fluxo mássico de ar seco se conserva no processo. Assim, o volume específico, a entalpia específica e o calor esecífico são referenciados a base de ar seco.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  30. 30. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Volume Específico, v Razão entre o volume ocupado pela mistura e a massa de ar seco presente na mesma. V v ma Com a simplificação de gases perfeitos ma  PaV e lembrando que RaT Ra   ma temos, T  m3  v  0,2870   P  Pv  kg ar seco  que pode ser modificada usando a expressão de definição da umidade absoluta, resultando em,  m3  v  0,2870 1  1,6078 w  T  P  kg ar seco  com T em Kelvin e P em kPa.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  31. 31. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Volume Específico, v Nota: Se o volume específico da mistura fosse referido a massa de ar úmido (vm), este seria ligeiramente menor que o volume específico referido a massa de ar seco. Com efeito, temos, v  m3  vm    1  w  kg ar úmido  Portanto, os dois volumes específicos diferem pelo fator (1+w) É interessante notar que quanto maior a umidade absoluta maior será o volume específico do ar úmido → ou seja, menor sua densidade. Assim, o ar úmido é mais ―leve‖ que o ar seco o que implica na facilidade com que o ar úmido se dispersa na atmosfera.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  32. 32. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Entalpia (H) e Entalpia Específica (h) A entalpia total da mistura é dada pela contribuição isolada da entalpia do ar seco e do vapor d’água, dada a hipótese do gás perfeito. Assim, H  Ha  Hw A entalpia específica da mistura (h) é obtida dividindo-se a expressão acima pela massa de ar seco, como, H ma ha mw hw h   ma ma ma e, com a definição de umidade absoluta, temos a seguinte expressão final,  kJ  h  ha  whw  kg ar seco   Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  33. 33. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Calor Específico a pressão constante (Cp) Referido a massa de ar seco é dado pela combinação dos calores específicos do ar seco Cpa e do vapor d’água Cpw, como,  kJ  Cp  Cpa  wCpw  kg de ar seco OC    De forma simplificada, Cpa  1,006 kJ kg oC Cpa  1,805 kJ kg oC Com tais valores e com a definição Cp=dh/dT, obtemos uma expressão simplificada para a entalpia específica do ar úmido, ha  1,006.T hw  2501,3  1,805.T Entalpia de vaporização da água h  1,006.T  w2501,3  1,805T Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  34. 34. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Temperatura de Bulbo Seco (TBS) É simplesmente a temperatura da mistura indicada por um termômetro. http://www.freeimageslive.com/galleries/medical/pics/thermometer1739.jpg mynasadata.larc.nasa.gov/glossary.php?&word=ALLUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  35. 35. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 2. Parâmetros Psicrométricos Temperatura de Orvalho (TO) http://weather.stives-town.info/images/dew.jpg Temperatura correspondente ao ponto de início da condensação do vapor d’água presente no ar úmido quando seu resfriamento ocorre a pressão constante. Temperatura Vapor d’água Pressão de 1 T1 2 1 TO 2 Temperatura de orvalho do ar no estado 1 T1 Temperatura Volume Específico TOUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  36. 36. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 6. Saturação Adiabática e a Tem. de Bulbo Úmido O higrômetro de espelho gelado (chilled mirror hygrometer) The Chilled Mirror hygrometer: How It Works, Where It Works—and Where It Doesnt May 1, 2005 - David J. Beaubien http://www.sensorsmag.com/sensors/Assoc+Misc/The-Chilled-Mirror-hygrometer-How-It-Works-Where-I/ArticleStandard/Article/detail/184888Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  37. 37. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3 A Carta PsicrométricaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  38. 38. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Uma carta psicrométrica reúne graficamente as propriedades termodinâmicas até aqui apresentadas. Basicamente, a carta psicrométrica é útil em duas circunstancias: 1) Obtenção de propriedades do ar úmido, e; 2) Análise de processos. Na carta psicrométrica temos representadas uma série de linhas, cada qual representando valores constantes para: • Umidade Absoluta • Umidade Relativa • Volume Específico • Entalpia Específica • Temperatura de Bulbo Seco • Temperatura de Bulbo ÚmidoUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  39. 39. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Umidade Umidade Umidade Absoluta Absoluta Absoluta Temperatura Entalpia Umidade de bulbo seco Relativa Temperatura Temperatura Temperatura Umidade Umidade Umidade Absoluta Absoluta Absoluta Umidade Temperatura de Volume Absoluta Bulbo Úmido Específico Temperatura Temperatura TemperaturaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  40. 40. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Umidade Absoluta kg/kg TemperaturaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  41. 41. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta PsicrométricaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  42. 42. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica http://www.arch.hku.hk/~cmhui/teach/65156-7e.htmUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  43. 43. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica ExemplosUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  44. 44. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Exemplo 1 Determinar a umidade absoluta do ar com umidade relativa de 60 % e temperatura de 30 oC, numa pressão de 101,325 kPa. Solução A) Na carta psicrométrica, com UR = 60% e TBS= 40 oC ... UR = 60% W = 0,017 kg/kg TBS=30 oCUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  45. 45. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Exemplo 1 Determinar a umidade absoluta do ar com umidade relativa de 60 % e temperatura de 30 oC, numa pressão de 101,325 kPa. Solução B) Usando a Equação, P w  0,62198 w P  Pw e com a definição de umidade relativa xw Pw    Pw    Pw, s xw, s t , p Pw, s Da tabela de vapor d’água, Pw,s = Psat (30 oC)=4,246 kPa, logo, Pw    Pw,s  0,6  4,246  2,548 kPa Assim, 2,548 w  0,62198  0,0160 kg kg 101,325  2,548Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  46. 46. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Exemplo 2 Determinar a umidade absoluta do ar com entalpia de 61 kJ/kg e temperatura de 40 oC, numa pressão de 101,325 kPa. Solução A) Na carta psicrométrica, com h=61 kJ/kg e TBS= 40 oC ... h = 61 kJ/kg W = 0,008 kg/kg TBS=40 oCUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  47. 47. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Exemplo 2 Determinar a umidade absoluta do ar com entalpia de 61 kJ/kg e temperatura de 40 oC, numa pressão de 101,325 kPa. Solução B) Com a equação, h  1,006.T  w2501,3  1,805T  temos, h  1,006.T w 2501,3  1,805T  61  1,006.40 w  0,008 kg kg 2501,3  1,805  40Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  48. 48. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Exemplo 3 Qual o volume específico do ar úmido com umidade relativa de 20% e temperatura de 24 oC, numa pressão de 101,325 kPa. Solução A) Na carta psicrométrica, com UR=20% e TBS= 24 oC ... v = 0,85 m3/kg UR = 20% TBS=24 oCUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  49. 49. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Exemplo 4 Determine as temperaturas de orvalho e bulbo úmido do ar na temperatura de 30 oC, UR de 40 % e pressão de 101,325 kPa. Solução A) Na carta psicrométrica, com UR = 40% e TBS= 30 oC ... UR = 40% TBU = 21 oC TBS=30 oC To = 15 oCUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  50. 50. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 3. A Carta Psicrométrica Exemplo 5 A umidade relativa e a temperatura do ar em um ambiente são de 60 % e 40 oC respect. Se a pressão é normal (101,325 kPa) calcule a umidade absoluta do ar e o grau de saturação. A pressão parcial do vapor d’água saturado Pws à temperatura de 40 oC vale 7,384 kPa (Tabela) Pw    Pws  0,6  7,384 kPa  4,430 kPa A umidade absoluta (w) é calculada por, Pw 4,430 kg vapor w  0,62198  0,62198  0,0284 P  Pw 101,325  4,430 kg ar seco O grau de saturação é dado por, P  Pws 101,325  7,384    0,60   0,5817  58,17% P  Pw 101,325  4,430Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  51. 51. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4 A Transferência de Calor e Massa Coeficientes de Transferência de Calor e Massa A Transferência Simultânea de Calor e Massa O Potencial de Entalpia Lei da Linha RetaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  52. 52. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Coeficientes de Transferência de Calor e Massa Como sabemos, a Lei do Resfriamento de Newton estabelece a taxa de transferência da calor entre um fluido e uma superfície como, Q  hc ATsup  T   Como bem colocado por Simões Moreira (1999) ―a aparente simplicidade desta equação esconde o problema fundamental da convecção de calor ... a determinação do coeficiente hc que depende de diversos parâmetros‖. Uma análise dimensional das equações que regem a transferência de calor na convecção resulta na definição do número de Nusselt, como, hc .L Nu  k A mesma análise indica ainda existir uma correlação do tipo, Nu  f Re,Pr Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  53. 53. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Coeficientes de Transferência de Calor e Massa De forma análoga à Lei do Resfriamento de Newton podemos definir a taxa de transferência da massa entre uma parede molhada e um fluxo de ar úmido, como, mv  hm Asup      Como antes, agora o coeficiente de transferência de massa hm a pode ser relacionado a outras grandezas adimensionais, como, Número de Sherwood Número de Schimdt hm .L  Sh  D Sh  f Re,Sc  Sc  D D→ coeficiente de difusão de massa [m2/s]Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  54. 54. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Coeficientes de Transferência de Calor e Massa Para escoamento externo sobre superfície plana nos regimes laminar e turbulento (com início turbulento) podemos escrever,  Nu  f Re,Pr   Nu  a Re b  A Pr c  onde, as constantes A, a, b e c, dependem da geometria e outras condições de escoamento (ver literatura). De forma análoga, a transferência de massa no escoamento externo sobre superfície úmida plana pode ser representada como,  Sh  f Re, Sc   Sh  a Re b  A Sc c  Dividindo a equação para Nu pela equação para Sh, após algum re- arranjo, temos, 1c 1c hc  Sc         Le1c hmCp  Pr  DUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  55. 55. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Coeficientes de Transferência de Calor e Massa 1c 1c hc  Sc         Le1c hmCp  Pr  D Se introduz aqui um novo adimensional – o número de Lewis, Le, definido pela razão entre os números de Schimdt e Prandtl, ou, de forma mais simples, pela razão entre as difusividades térmica e de massa. O valor do número de Lewis para o ar úmido vale aproximadamente 0,865, e aumenta ligeiramente com a temperatura, de forma que,  0,86  0,90  1,00 hc RLe  23 hmCp O valor unitário para a relação de Lewis RLe implica, entre outras coisas, que o coef. de transf. de massa pode ser diretamente determinado a partir do conhecimento do coeficiente de transferência de calor.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  56. 56. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Exemplo Numérico Um filme de água com temperatura de 27ºC sobre uma superfície plana de 0,5m x 0,5m está exposto a brisa de ar atmosférico com velocidade de 10 m/s, pressão normal, umidade relativa de 60% e temperatura também de 27ºC. Calcule a taxa de evaporação da água para o ar. Como primeira aprox. se adotam as propriedades do ar seco a 27ºC,   1,85 105 Pa.s ; Cp  1,01 kJ kg.K ;   1,161 m3 kg Pr  0,707 ; k  0,026W m.K VL 10.0,5.1,161 Cálculo do número de Reynolds, Re    3 105  1,85 10 5 Cálculo do número de Nusselt,  Nu  0,644 3 105  0,707 12 13  324,0 hc .L Nu.k 324,0.0,026 Cálculo de hc, Nu   hc    16,85W m 2 K k L 0,5 Usando a relação de Lewis, sendo RLe≈1, temos, hc 16,85 hm    0,014 m s Cp 1,0110 .1,161 3Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  57. 57. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Exemplo Numérico continuação ... Determinação da densidade do vapor d’água no ar úmido na condição da interface com a superfície úmida “sup” e ao longe da mesma “∞”; T  27oC e   100%  wsup  0,0227 kgvapor kgar seco T  27oC e   60%  wsup  0,0134 kgvapor kgar seco Então ... sup  .wsup  1,161.0,0227  0,0264 m3 kg   0,0156 m3 kg Finalmente, o fluxo evaporativo de massa será dado por, mv  0,014.0,52 0,0264  0,0156  0,038 103 kg s Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  58. 58. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa A Transferência Simultânea de Calor e Massa A ―manipulação‖ do ar úmido geralmente resulta na adição ou remoção de vapor d’água. Isso é particularmente verdade para torres de resfriamento, condensadores evaporativos, serpentinas de resfriamento e desumidificação, umidificadores, etc. Processos evaporativos e de condensação também são comuns na natureza.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  59. 59. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa A Transferência Simultânea de Calor e Massa A mudança de fase da água requer o fornecimento ou remoção de calor correspondente à sua entalpia de vaporização. Assim, os processos de transferência de calor e massa devem ser considerados simultaneamente.  QL  QS dmvs , hvs   w, T Ar Úmido ws , Ts  QT Água Superficie dAUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  60. 60. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa A Transferência Simultânea de Calor e Massa Fluxo de calor sensível QS  hc dATs  T    QL Taxa de transferência de vapor d’água  QS dmvs , hvs   mv  hm a dAws  w  Conservação da energia para o v.c.    QL  QT  QS  hLVs dmv   QT Com mv na equação acima temos  QL   a hLVs hm dAws  w  Finalmente, das equações acima, o fluxo de calor total será dado por, QT  QS  QL  hc Ts  T    a hLVs hm ws  wdA   Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  61. 61. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa O Potencial de Entalpia Primeiramente considerando que a entalpia específica de uma mistura pode ser dada pela soma das entalpias individuais; podemos escrever para o ar úmido que, hs  h  hsa  h  ws hVs  whV  Somando e subtraindo o produto ws hVs ao segundo membro e ainda admitindo o comportamento de gás perfeito, temos, hs  h  Cpu Ts  T   hVs ws  w onde o calor específico do ar úmido é Cpu  Cpa  wCpv Isolando a diferença de temperatura da equação anterior vem, Ts  T  hs  h   hVs ws  w Cpu Esta última equação substituída na equação anterior para o calor total permite eliminar desta a temperatura. Temos ....Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  62. 62. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa O Potencial de Entalpia Ts  T  hs  h   hVs ws  w Cpu QT  QS  QL  hc Ts  T    a hLVs hm ws  wdA      hc dA h  h   ws  w h  R h  QT  s LVs Le Vs  Cpu  RLe  Para esta última considerando que RLe  1  hLVs  RLe hVs  hLVs o termo   resultante w  ws hLs é desprezível em relação a hs  h . Assim, somente o primeiro termo entre colchetes é significativo. Com isso o fluxo total de calor será dado por,   hc dA h  h  QT s CpuUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  63. 63. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa O Potencial de Entalpia - Conclusões A equação anterior é importante pois permite determinar o fluxo de calor total em equipamentos de contato direto entre o ar e a água (torres de resfriamento, etc.).  se h  hs  QT se dá do ar para a água  QT  hc dA hs  h   Cpu se h  hs  QT se dá da água para o ar Além disso, já era óbvio que:  se T  Ts  QS se dá do ar para a água QS  hc dATs  T    se T  Ts  QS se dá da água para o ar  se w  ws  QL se dá do ar para a água QL   a hLVs hm dAws  w   se w  ws  QL se dá da água para o ar Vejamos esses 3 casos →Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  64. 64. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa O Potencial de Entalpia - Conclusões ha , Ta , wa ha , Ta , wa ha , Ta , wa  QT  QT  QT   QS hs , Ts , ws QS  QL hs , Ts , ws  QS hs , Ts , ws   QL QL Umidade Umidade Umidade Absoluta Absoluta Absoluta wa hs ws ws ws ha hs ha wa ha wa hs Temperatura Ts Ta Temperatura Ts Ta Temperatura Ts Ta Condensação Evaporação EvaporaçãoUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  65. 65. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Lei da Linha RetaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  66. 66. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Lei da Linha Reta A lei da linha reta estabelece que: ―quando o ar úmido transfere calor e massa de/para uma superfície molhada, o estado do ar tende para a temperatura da superfície úmida (tw) sobre a linha de saturação‖ dA Curva de Saturação Umidade Absoluta Ar 1 Úmido v, ta   2 Temperatura tw Linha Reta Água Temperatura tw As taxas de transf. de calor e massa se interrelacionam de tal modo que o processo se mostra como uma reta no plano temperatura - umidade absolutaUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  67. 67. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Lei da Linha Reta A conservação da massa e energia aplicada ao volume de controle abaixo resulta em,  ma w  ma dw dA  dmL h  dh ma w  dmL  ma w  dw h T T  dT    w w  dw dmL  ma dw   Ar Úmido  ma  ma Superfície h L ma h  dh  em evaporação  dm L  ma h  Água  QT  QT QT  ma h  dh   ma h  hL dmL      QT  ma h  hL dmL  Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  68. 68. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Lei da Linha Reta  Substituindo dmL do balanço de massa, no balanço de energia, vem, QT  ma dh  hL dw   Tínhamos também mostrado que,   hc dA h  h  QT s Cpu Igualando, vem, dh  hL dw  hc dA hs  h  Cpu Usando a definição do coeficiente de transferência de massa, mv  hm a dAws  w  re-arranjando vem e considerando que dmv  dmL  ma dw , então,     ma dw dA   a hm ws  w Substituindo emUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  69. 69. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Lei da Linha Reta dh  RLe hs  h  dw ws  w onde a relação de Lewis (RLe) aparece quando a densidade do ar seco é confundida com a de mistura. Como RLe≈1, a equação acima pode se integrada pelo método de separação de variáveis resultando em, hs  h   C ws  w onde C é uma constante de integração cujo valor pode ser obtido da condição inicial do ar, ou seja, w=w1 para h=h1, de forma que, C hs  h1  ws  w1  hs  h   hs  h1  Igualando, temos, ws  w ws  w1  (Lei da Linha Reta)Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  70. 70. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 4. A Transferência de Calor e Massa Lei da Linha Reta Umidade Absoluta Lei da Linha Reta hs  h   hs  h1  ws  w ws  w1  1 2 Superficie 3 molhada Linha s Reta Temperatura TS T1 Uma sucessão de estados é verificada tal que.... hs  h1   hs  h2   hs  h3     hs  hn   C ws  w1  ws  w2  ws  w3  ws  wn Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  71. 71. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 5 Saturação Adiabática e a Temperatura de Bulbo ÚmidoUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  72. 72. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 5. Saturação Adiabática e a Tem. de Bulbo Úmido Saturação Adiabática O saturador adiabático é um dispositivo ideal no qual o ar úmido escoa contra uma fina névoa de água, a pressão constante. Saída de ar saturado  Ar em equilíbrio termodinâmico com a água (Saturação) Isolamento térmico ideal  Entrada de ar Àgua de Reposição úmido ambiente (w2-w1).hl TermômetroUniversidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  73. 73. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 5. Saturação Adiabática e a Tem. de Bulbo Úmido Saturação Adiabática Saída de ar saturado  Ar em equilíbrio termodinâmico com a água (Saturação) Isolamento térmico ideal  Entrada de ar Àgua de Reposição úmido ambiente (w2-w1).hl Termômetro Ao longo do saturador a área de transferência de calor e massa entre o ar úmido e as gotículas de água é tal que, ao sair do saturador o ar encontra-se em equilíbrio termodinâmico com a água, isto é, saturado.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  74. 74. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 5. Saturação Adiabática e a Tem. de Bulbo Úmido Saturação Adiabática Saída de ar saturado  Ar em equilíbrio termodinâmico com a água (Saturação) Isolamento térmico ideal  Entrada de ar Àgua de Reposição úmido ambiente (w2-w1).hl Termômetro Um isolamento térmico ideal é considerado de forma que o processo é adiabático (não há troca de calor com o ambiente – todo o calor trocado ocorre apenas entre o ar e a água).Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  75. 75. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 5. Saturação Adiabática e a Tem. de Bulbo Úmido Saturação Adiabática Saída de ar saturado  Ar em equilíbrio termodinâmico com a água (Saturação) Isolamento térmico ideal  Entrada de ar Àgua de Reposição úmido ambiente (w2-w1).hl Termômetro A parcela de água evaporada para a corrente de ar é reposta de forma a manter a operação em regime permanente.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br
  76. 76. 168050 - Instalações Termomecânicas II (Ar Condicionado)Capitulo 2. PsicrometriaProf. João Pimenta 5. Saturação Adiabática e a Tem. de Bulbo Úmido Saturação Adiabática – Temp. de Bulbo Úmido Termodinâmica Saída de ar saturado  Ar em equilíbrio termodinâmico com a água (Saturação) Isolamento térmico ideal  Entrada de ar Àgua de Reposição úmido ambiente (w2-w1).hl Termômetro T* , TWB ou TBU Mantida a operação em regime permanente, a temperatura da água lida no termômetro é denominada temperatura de bulbo úmido termodinâmica.Universidade de Brasília, Departmento de Engenharia MecânicaLaAR, Laboratorio de Ar Condicionado e Refrigeração www.laar.unb.br

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