Refrigeração. Professor: Saulo Cavalcanti

Refrigeração

Professor: Saulo Cavalcanti

Saulo.cavalcanti@faculdadeguararapes.edu.br

Assuntos

• Psicometria;

• Carga térmica;

• Isolamentos térmicos;

• Qualidade do ar;

Psicometria

Psicrometria é o estudo das misturas de ar e

vapor de água.

Psicometria

Possui inúmeras aplicações, sendo que as principais são:

• Climatização de ambientes e conforto térmico;

• Condensação em superfícies frias;

• Resfriamento evaporativo;

• Torres de Resfriamento;

• Demais aplicações que exigem o controle do

conteúdo de vapor no ar.

Carta psicométrica

A carta Psicrométrica inter-relaciona várias grandezas da mistura de ar e de vapor de água.

É de grande aplicação em cálculo de refrigeração e ar condicionado

O uso destes diagramas permite a análise gráfica de dados e processos psicrométricos facilitando assim a solução de problemas.

Mistura ar e vapor d’água

O ar atmosférico é composto de uma mistura de 4 componentes principais , com traços de um número de outros, e vapor d'água. A composição do ar seco considera apenas os 4 componentes.

Constituinte Massa molecular [kg/kmol]

Fração molar (%)

Oxigênio - O₂ 32,000 20,95

Nitrogênio - N₂ 28,016 78,09

Argônio - Ar 39,944 0,93

Dióxido de Carbono - CO₂

44,010 0,03

Mistura ar e vapor d’água

É razoável considerar todos os gases como uma substância homogênea (ar seco), mas tratar o vapor d'água separadamente, pois este é passível de condensação nas condições de pressão e temperatura encontradas na atmosfera.

Lei de Dalton

“Numa mistura gasosa, a pressão de cada componente é independente da pressão dos demais. A pressão total é igual à soma das pressões parciais dos componentes"

Lei de Dalton

•

Lei de Dalton

•

Lei de Dalton

É possível concluir que

• A pressão exercida por cada gás na mistura é independente da presença dos outros gases;

• A pressão total exercida pela mistura é igual à soma das pressões parciais.

Para o ar, a pressão é a soma das pressões parciais de dois componenentes : ar seco e vapor d'água.

Lei de Dalton

Exemplo de composição do ar a 101,325 kPa, TBS = 20°

C e UR = 50%.

Ar seco Vapor D'água Ar Seco +Vapor D'água

T [°C] 20 20 20

m_ar [kg] 1 0 1

m_v [kg] 0 0,007264 0,007264

p_ar [Pa] 100143 0 100143

p_v [Pa] 0 1182 1182

p_atm [Pa] 100143 1182 101325

Linha de saturação

Linha de saturação

O vapor comporta-se como se nenhum traço de ar estivesse presente, ou seja, para uma dada pressão (pressão parcial) a condensação ocorrerá a mesma temperatura. Desta forma, o ar seco não afeta o comportamento do vapor d’água.

Se o estado da mistura se dá sobre a linha de saturação o ar diz-se saturado, significando que uma redução adicional da temperatura causará uma condensação do vapor da água. À direita da linha de saturação o Ar não é saturado.

Linha de saturação

O ar no estado A, tem uma temperatura de orvalho B.

Umidade relativa

•

Umidade relativa

Na carta psicométrica, há curvas de umidade relativa

Umidade absoluta

A umidade absoluta, é a massa de água contida em um Kg de ar.

Umidade absoluta

Umidade absoluta

Na carta psicométrica, a umidade absoluta é representada pelo eixo das abscissas.

Entalpia

A entalpia de uma mistura de ar seco e vapor de água é a soma das entalpias dos componentes.

Entalpia

Na carta, há curvas isoentálpicas

Temperatura bulbo úmido

• A temperatura de bulbo seco (TBS) é a temperatura do ar medida com um termômetro ordinário, e não é influenciado pela umidade relativa do ar.

• Já a temperatura de bulbo úmido (TBU), é a temperatura mais baixa que pode atingir o ar úmido quando é arrefecido apenas devido à evaporação de água.

Temperatura bulbo úmido

A temperatura do bulbo molhado é sempre inferior à temperatura do bulbo seco, exceto quando o ar está saturado, neste caso as duas temperaturas são iguais.

Quanto mais seco estiver o ar, maior será a diferença entre a temperatura de bulbo seco e a de bulbo úmido.

Propriedades na carta

Processos

Processos

Processos

Mistura de ar

Um dos processos Psicrométricos mais frequentemente encontrado, é a mistura de duas ou mais correntes de ar com condições iniciais diferentes. Em tais casos, a condição da mistura resultante é prontamente determinada através do uso de uma simples comparação massa energia.

Mistura de ar

Uma propriedade qualquer é a média ponderada das propriedades das misturas iniciais

• m₁h₁ + m₂h₂ = (m₁ + m₂ ) h₃

• m₁w₁ + m₂w₂ = (m₁ + m₂ ) w₃

• m₁T₁ + m₂T₂ = (m₁ + m₂ ) T₃

Mistura de ar

Graficamente, fica

Exercício 1.1

Determine a umidade absoluta de ar com 60%

de umidade relativa e uma temperatura de 30°

C, para uma pressão barométrica padrão de

101,3 kpa.

Exercício 1.2

Determine o ponto sobre a linha isoentálpica de

95 kJ/kg correspondente a uma temperatura de

50°C.

Exercício 1.3

Qual é o volume específico de uma mistura

ar-vapor de água cuja temperatura é de 24°C e a

umidade relativa de 20%, à pressão barométrica

padrão?

Exercício 1.4

Determine as propriedades da mistura de 70%

de ar atmosférico na temperatura de 35°C e 70%

de umidade relativa com 30% de ar de retorno

na temperatura de 20°C e 70% de umidade

relativa.