Estudo introdutório de psicrometria

7/24/2019 Estudo introdutrio de psicrometria

1/11

Universidade Federal da Paraba

Centro de Tecnologia

Curso de Graduao em Engenharia Mecnica

ESTUDO TERICO DE PSICROMETRIA

Marcio Holanda outo

!unho de "#$%


2/11

Marcio Holanda Souto

ESTUDO TERICO DE PSICROMETRIA

&esumo 'ara cum'rimento de atividade acad(mica

na disci'lina de Condicionamento de )r* +entilao*

e &e,rigerao do curso graduao em Engenharia

Mecnica da UFP-

Professor. /r0 Carlos )nt1nio Cabral dos antos

!oo Pessoa* !unho de "#$%


3/11

RESUMO

Este trabalho a'resenta brevemente os 'ontos cruciais da 'sicrometria* o estudo das 'ro'riedades de

misturas de gases* es'ecialmente da mistura ar2va'or d34gua0 /uas abordagens so 'ossveis. modelagem

analtica e consulta a cartas 'sicrom5tricas0 6a modelagem analtica* o modelo de /alton 5 o mais direto e

claro* su'ondo os com'onentes da mistura como gases 'er,eitos* com cada um ocu'ando todo o volume

dis'onvel na tem'eratura da mistura0 /a derivam2se rela7es entre 'resso* energia interna* ental'ia* e

entro'ia da mistura e as res'ectivas 'ro'riedades dos com'onentes* utili8ando2se as ,ra7es m4ssicas ou

moleculares como 'onte0 6a abordagem em'rica* a carta 'sicrom5trica 5 o elemento destacado* um

4baco 9ue a'resenta gr4,icos de v4rias 'ro'riedades numa mesma 4rea de 'lotagem0


4/11

ABSTRACT

This :or; describes shortl< the main 'oints on

's


5/11

1. Introduo

) 'sicrometria 5 a 4rea na termodinnica 9ue trata das 'ro'riedades de misturas de gases* em es'ecial a

mistura de ar seco e va'or de 4gua ?)lmeida* "##@A0 Esse estudo encontra vasta a'licao na engenharia*

em 'roblemas como secagem de alimentos* condicionamento de ar* 'reviso do tem'o* etc0 /e ,ato*

misturas de gases esto 'or toda 'arteB o 'r'rio ar atmos,5rico 5 uma mistura0

H4 dois 'rinci'ais meios de se estudar essas 'ro'riedades. atrav5s de modelos analticos* ou atrav5s de

'ro'riedades em'ricas a'resentadas em tabeladas ou em cartas 'sicrom5tricas* sendo este Dltimo vi4vel

a'enas 'ara misturas mais comuns* como a mistura ar2va'or d3agua0 Embora as 'ro'riedades em'ricas

seam normalmente mais con,i4veis* os modelos analticos so bastante em ,ases de 'roeto 'or

'ermitirem c4lculos diretos e ,4cil 'rogramao0 /entre os modelos analticos dis'onveis* o de /alton se

destaca 'or sua sim'licidade* e ser4 visto a seguir0 )ntes* 'or5m* 5 'ertinente a'resentar alguns conceitos

recorrentes. numa mistura de massa total mtot * ntot moles no total* e massa molecuar e,etiva

Mmist B comNcom'onentes* cada um com res'ectiva massa mi * ni moles* e massa molecular

Mi * de,ine2se.

,rao m4ssica do com'onente i . c i=mi

mtot

,rao molar do com'onente i . y i=ni

ntot

)s seguintes rela7es so v4lidas.

mtot=mi ?$A

ntot= ni ?"A

c i=y iMi

yjMj?A

y i=c i/Mi

cj/Mj?@A

2. Modelo de Dalton

modelo de /alton su'7e 9ue os com'onentes da mistura so gases 'er,eitos* e* a'oiando2se na hi'tese

de no2interao entre mol5culas de gases 'er,eitos* considera 9ue cada um dos com'onentes ocu'a todo

o volume na tem'eratura da mistura0 )'licando a e9uao de estado 'ara cada com'onente e 'ara a

mistura toda* tem2se.


6/11

ni=PiV

RT ?%A

ntot=PVRT ?A

onde Pi 5 a 'resso 9ue os ni moles do elemento iteriam se ocu'assem so8inhos o volume +* e 5

chamada 'resso 'arcial do elemento i0 )'licando a e9ua7es % e na e9uao " e sim'li,icando* teremos

a relao da 'resso total com as 'ress7es 'arciais.

P=Pi ?IA

/e maneira inversa* cada 'resso 'arcial 'ode ser obtida utili8ando as e9ua7es % e unto com a

de,inio da ,rao molar.

Pi=y iP ?JA

) energia interna* a ental'ia* e a entro'ia da mistura* como so 'ro'riedades intensivas* derivam direto do

somatrio das 'ro'riedades de cada constituinte* tomadas K tem'eratura da mistura K 'resso parcial do

com'onente.

Umist=m

totumist=miu i=mtot c iu ?LA

Hmist=mtothmist= mih i=mtot c ihi ?$#A

Smist=mtotsmist=mi si=mtot ci si ?$$A

bserva2se 9ue as e9ua7es L e $# t(m im'licao direta na 'rimeira lei da termodinmica. os

com'onentes so tratados se'aradamente nos c4lculos de energia interna e ental'ia0

6o modelo de /alton* 5 consistente a de,inio de massa * constante de g4s 'er,eito e calores es'ec,icos

e9uivalentes da mistura* de modo 9ue 'ode2se tratar a mistura como um g4s 'er,eito e9uivalente.

Mmist= y iMi ?$"A

Rmist= ciRi ?$A

cpmist= ci cpi ?$@A

cvmist= c i cvi ?$%A

. M!sturas de "ases e u# $a%or


7/11

Um caso im'ortante 5 a9uele em 9ue um ou mais com'onentes da mistura gasosa est4 em contato com

sua ,ase l9uida ou slida* ou 9uando algum com'onente 'ode condensar durante um 'rocesso0 >sto 5 o

9ue acontece ,re9uentemente com o ar atmos,5rico0 +an a


8/11

&. Saturao ad!a'(t!)a e te#%eratura de 'ul'o *#!do

) saturao adiab4tica 5 um 'rocesso im'ortante a ser estudado0 u'onha2se 9ue uma corrente de ar no

saturado tenha su,iciente contato com 4gua l9uida de modo 9ue o ar saia saturado0 e 9ual9uer troca de

calor ou trabalho ,or des're8vel* como na ,igura $* teremos uma saturao adiab4tica0 /es're8ando as

varia7es de energia cin5tica e 'otencial* su'ondo 'resso constante e alimentao de 4gua l9uida na

mesma ta=a de eva'orao e considerando regime 'ermanente* a 'rimeira lei da termodinmica condu8 a

ha1+1hv1+(21 )hl2=ha2+2hv 2

1(hv 1h l2)=cpa (T2T1 )+2hlv2

1=cpa (T2T1 )+2hlv2

hv1hl2

1=

cpa (T2T1 )+Mv

Ma

Pg2

PPg2h lv2

hv1hl2

?"#A

Todos os elementos no lado direito da e9uao anterior 'odem ser tomados com base nas res'ectivas

tem'eraturas e na 'resso de o'erao P0 Conclui2se 9ue 5 'ossvel avaliar a umidade absoluta ?e

conse9uentemente a relativaA a'enas com tomadas de tem'eratura no incio e no ,inal do duto* unto com

uma tomada de 'resso0

+!"ura 1. Es9uema de um saturardor adiab4tico0

Um saturador adiab4tico 'ode ser a'ro=imado 'or um sistema muito comum de medio de umidade

chamado 'sicrometro* mostrado na ,igura "0 6ele* um term1metro descoberto 5 colocado K entrada do

canal0 ) tem'eratura 9ue ele registra 5 chamada de tem'eratura de bulbo seco* e 5 a 'r'ria tem'eratura

do ar ambiente0 utro term1metro 5 mantido dentro de um chumao de algodo Dmido* e registra a

tem'eratura chamada de tem'eratura de bulbo Dmido0 )'esar de esta tem'eratura ser de'endente do

com'le=o 'rocesso de trans,er(ncia de calor e massa entre o ar* o chumao de algodo e o bulbo do


9/11

term1metro* ela 'ode sem muitas 'erdas ser a'ro=imada da tem'eratura T2 da ,igura $ e da e9uao

"#0

+!"ura 2,Psicrometro

-. Carta %s!)ro#tr!)a

Como ,oi dito anteriormente* 'ara misturas mais comuns* e=istem 'ro'riedades e='erimentais 4

tabeladas ou e='ostas em gr4,icos0 Um modo comum de se a'resentar as 'ro'riedades da mistura ar2

va'or d34gua 5 atrav5s de uma carta 'sicrom5trica* 9ue nada mais 5 do 9ue um conunto de gr4,icos

a'resentados em uma Dnica 4rea de ,orma coesa0 Como o estado de uma mistura bin4ria 5 de,inido 'or

tr(s unidades inde'endentes* as cartas 'sicrom5tricas so construdas com base em uma 'ro'riedade ,i=a*

comumente a 'resso total a $##;Pa0 Elas ento a'resentam linhas de valores constantes 'ara cada

'ro'riedade re'resentada0 egundo )lmeida ?"##@A* as vari4veis 'sicrom5tricasR a9uelas mostradas nas

cartas 'sicrom5tricasR so.

Tem'eratura de bulbo seco

Tem'eratura de bulbo hDmido

Tem'eratura do 'onto de orvalho

Umidade absoluta ou 'resso 'arcial

Umidade relativa

Ental'ia

Entro'ia

+olume es'ec,ico

)s cartas 'sicrom5tricas so bastante Dteis 'ara a visuali8ao de 'rocessos envolvendo misturas ar2

va'or* assim como 'ara consultas r4'idas de 'ro'riedades0 6o entanto* 'ara ,ins de c4lculos em 'roetos*

muitas ve8es 5 mais vi4vel utili8ar 'lata,ormas com'utacionais 9ue ,orneam tais 'ro'riedades* como o

EE* 'or 9uesto de velocidade* re'etitividade* e reciclabilidade0

/. Con)luso

/ada a grande necessidade de determinao de 'ro'riedades de e9uilbrio em 'roetos de sistemas

t5rmicos* 5 de grande im'ortncia o estudo da 'sicrometria0 )s a'lica7es incluem 'roetos de

instrumentos de medio de umidade* 'roetos de sistemas de condicionamento de ar* avaliao do


10/11

con,orto t5rmico* etc0 /entro da 'sicrometria* o modelo de /alton 5 o de mais ,4cil utili8ao* 'ois 'ode

ser im'lementado com'utacionalmente com relativa ,acilidade0 )diciona2se Ks suas vantagens sobre a

carta 'sicrom5trica a no limitao a uma 'resso ,i=ada0 H4* ainda* 'lata,ormas com'utacionais 9ue

,ornecem tais 'ro'riedades de estado com base em tr(s 'ro'riedades inde'endentes ,ornecidas0 6o

obstante* a carta 'sicrom5trica mant5m at5 hoe sua utilidade* ao 'ermitir a visuali8ao de 'rocessos

t5rmodinmicos envolvendo misturas ar2va'or0


11/11

0. Refern)!as B!'l!o"r(f!)as

$Q +)6 SE6* 66T)G* -&G6)E0 Fundamentos da termodinnica0 ed0 o Paulo. Edgard

-lucher* "##0

"Q )ME>/)* /omingos P0 F0 Psicrometria 2 )'ontamentos de a'oio Ks aulas de tecnologia 's2colheita0

"##@0

Estudo introdutório de psicrometria

Documents

Transcript of Estudo introdutório de psicrometria