Apostila Refrigeração e Ar Condicionado

Apostila Refrigeração e Ar Condicionado

(Parte 2 de 10)

1) Suponha-se que a temperatura da mistura gasosa e a pressão parcial do vapor na mistura sejam tais que o vapor esteja inicialmente superaquecido no Estado 1.

xP Pv ;

2) Se a mistura for resfriada com pressão total (P) constante e com conteúdo de umidade x constante a pressão parcial do vapor (R) será mantida constante e o ponto 2 será alcançado tendo início a condensação.

PONTO 1 - condições do vapor PONTO 2 - ponto de orvalho

PONTO 3 - observe que se o resfriamento for feito a volume constante, haverá condensação numa temperatura inferior a temperatura de orvalho.

A pressão de vapor (PV) é a pressão parcial exercida pelas moléculas de vapor d’água presentes no ar úmido.

Em uma condição de equilíbrio, i.e., quando a situação em que o fluxo de energia do ar para o bulbo do termômetro é igual à energia necessária para a evaporação da umidade, a partir de um balanço de energia, pode-se escrever a seguinte equação:

PV = PVSBU – a1.P.(t – tBU) onde:

PVð pressão parcial do vapor d’água PVSBUð pressão de saturação do vapor d’água na temperatura de bulbo úmido a1 ð constante psicrométrica Pð pressão barométrica local tð temperatura de bulbo seco tBUð temperatura de bulbo úmido

A constante psicrométrica a1 depende da temperatura, geometria do bulbo do termômetro e velocidade do ar. Valores para a mesma foram determinados empiricamente, com os seguintes resultados:

a1 = 0,000662 (1/ºC)à para psicrômetros com sistema de movimentação de ar (aspiração), tipo ASSMANN, sendo a velocidade do ar maior que 3(m/s).

a1 = 0,000800 (1/ºC)à para psicrômetros sem sistema de movimentação de ar (aspiração), instalado num abrigo meteorológico, onde a velocidade do ar é em torno de 1 (m/s).

a1 = 0,00120 (1/ºC)à para psicrômetros não ventilados, i.e., ar sem movimento (em repouso).

Pressão de Vapor Saturado (PVS)

Ocorre quando o ar está totalmente saturado de vapor d’água. Para o seu cálculo, tomando como base a temperatura de bulbo úmido (em Kelvin), tem-se:

onde:

são constantes da equação, que é válida de 0 a 200 ºC, segundo 1997 ASHRAE Fundamentals [1].

O diagrama T-S para o vapor d’água ilustra esta definição, Figura 3.

Figura 3 – Diagrama T-S para o ar

O vapor d’água na sala se encontra na Condição 1 t1 = temperatura seca da sala PV = pressão parcial do vapor d’água PVS = pressão de saturação do vapor d’água na temperatura t1.

Razão de Umidade (x)

É definida como a razão entre a massa de vapor d’água e a massa de ar seco em um dado volume da mistura.

bTCbTCsTCbTCC bTC e

AVm

P = PA + PV isolando:PA = P - PV mas:PA.V = mA.RA.t assim:

Rm RmP

RP RPmm

Observe que P é a pressão atmosférica e PV é a pressão parcial do vapor.

É definida como sendo a relação entre a pressão parcial do vapor d’água na mistura (PV) e a pressão de saturação correspondente à temperatura de bulbo seco da mistura (PVS).

Grau de Saturação (m), é a relação entre a razão de umidade atual da mistura (x) e a razão de umidade do ar na condição de saturação (xS) à mesma temperatura e pressão atmosférica.

O volume específico do ar úmido (v) é definido como o volume ocupado pela mistura ar seco – vapor d’água por unidade de massa de ar seco.

A massa específica do ar úmido não é igual ao recíproco do seu volume específico. A massa específica do ar úmido é a razão entre a massa total da mistura e o volume ocupado por ela.

Entalpia para o Ar Úmido (h)

A entalpia da mistura ar seco – vapor d’água (h) é a energia do ar úmido por unidade de massa de ar seco, acima de uma temperatura de referência (visto que somente diferenças de entalpia são de interesse prático em engenharia, o valor escolhido para a temperatura de referência torna-se irrelevante).

A entalpia do ar úmido é a soma da entalpia de seus componentes.

H = mA.hA + mV.hV A entalpia específica é sempre referida a massa de ar seco.

hxh m para o ar ð hA = CpA.t = 0,24.t (ºC) para o vapor ð hV = Ro + Cpv.t = 595+0,45.t t (ºC)j £ 1

kcal h

Ct xtth

Tabela 2 - Volume Específico e Calor Específico para o ar seco e o vapor d’água AR SECOVAPOR D’ÁGUA

Volume

K kg kgf.m 29,27=ar do tan kgf secoar do ão

K sec m ar do especifico teconsR pressP aatemperaturt volumev tR v

K kg kgf.m 47,1= vapordo tan kgf vapor do ão

K sec m vapor do especifico teconsR pressP aatemperaturt volumev tR v v V

Calor

Específico a pressão constante

Com P = 760 mmHg

CpA = 0,238 kgK kcal para t=-90ºC

CpA = 0,244kgK kcal para t=-60ºC

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