Termodinâmica Aplicada

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ME5140/NM7140 – Termodinâmica Aplicada – 2º Sem 2020 
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ME5140/NM7140 
Segundo Semestre de 2020 
Professor Lameiras 
 
Processos de Condicionamento de Ar – Capítulo 14 
 
 
EX 01) (Ex 14-13 Ref [1]) Um tanque de ar contém 21 kg de ar seco e 0,3 kg de vapor de água a 30 °C e pressão de 
92,6 kPa. Determine (a) a umidade específica (absoluta), (b) a umidade relativa e (c) o volume do tanque. 
((a) 14,286 gV./kgA.S.; (b) 49%; (c) 20,2 m³ ) 
 
EX 02) (Ex 14-15 Ref [1]) Uma sala contém ar a 20 °C e 92,6 kPa, a uma umidade relativa de 85%. Determine (a) a 
pressão parcial do ar seco, (b) a umidade específica (absoluta) do ar e (c) a entalpia por unidade de massa de ar seco. 
((a) 90,65 kPa; (b) 13,6 gV./kgA.S.; (c) 54,7 kJ/kgA.S. ) 
 
EX 03) (Ex 14-18 Ref [1]) Determine as massas do ar seco e o vapor de água contido em uma sala de 240 m³ a 92,6 
kPa, 23 °C e 50% de umidade relativa. Respostas: 273 kg; 2,5 kg 
(mA.S.= 257,6 kgA.S. ; mV.= 2,47 kgV. ) 
 
EX 04) (Ex 14-27 Ref [1]) Uma casa contém ar a 25 °C e 65% de umidade relativa. A umidade condensará nas 
superfícies internas das janelas quando a temperatura da janela cair até 10 °C? 
(Sim, pois 10°C está abaixo da temperatura de orvalho - TO = 18 °C) 
 
EX 05) (Ex 14-28 Ref [1]) Após uma longa caminhada ao ar livre a 12 °C, uma pessoa usando óculos entra em uma 
sala a 25 °C e 55% de umidade relativa. Determine se os seus óculos ficarão embaçados. 
(Sim, pois os óculos estarão a 12°C, abaixo da temperatura de orvalho - TO = 15,4 °C) 
 
EX 06) (Ex 14-32 Ref [1]) O ar de uma sala tem uma temperatura de bulbo seco a 26 °C e uma temperatura de bulbo 
úmido a 21 °C. Considerando uma pressão de 92,6 kPa, determine (a) a umidade específica (absoluta), (b) a umidade 
relativa e (c) a temperatura do ponto de orvalho. Respostas: (a) 0,0138 kg H2O/kg de ar seco; (b) 64,4%; (c) 18,8 °C 
((a) 15,05 gV./kgA.S.; (b) 64,5% ; (c) 18,96 °C ) 
 
EX 07) (Ex 14-35 Ref [1]) O ar atmosférico a 35 °C escoa de modo constante em um dispositivo de saturação adiabático, 
saindo dele como mistura saturada a 25 °C. A pressão atmosférica é de 92,6 kPa. Determine a umidade relativa e a 
umidade específica(absoluta) do ar. (y= 46,16%; g= 17,9 gV./kgA.S.) 
 
EX 08) (Ex 14-40 Ref [1]) Uma sala contém ar a 0,914 atm (92,6 kPa), 23 °C e 50% de umidade relativa. Usando o 
diagrama psicrométrico, determine (a) a umidade específica, (b) a entalpia, em kJ/kg de ar seco, (c) a temperatura de 
bulbo úmido, (d) a temperatura do ponto de orvalho e (e) o volume específico do ar, em m³/kg de ar seco. 
((a) 9,6 gV./kgA.S.; (b) 47,5 kJ/kgA.S. ; (c) 16 °C; (d)12 °C ; (e) 0,932 m³/kgA.S. ) 
 
EX 09) (Ex 14-45 e Ex 14-46 Ref [1]) Ar atmosférico a uma pressão de 0,914 atm (92,6 kPa) e temperatura de bulbo 
seco de 32 °C tem uma temperatura de bulbo úmido de 18 °C. Usando o diagrama psicrométrico, determine (a) a 
umidade relativa, (b) a umidade absoluta, (c) a entalpia, (d) a temperatura do ponto de orvalho e (e) a pressão de vapor 
de água, (f) a umidade absoluta de saturação por adição de vapor. 
((a) 25,8%; (b) 8,35 gV./kgA.S.; (c) 53,6 kJ/kgA.S.; (d) 10 °C; (e) 1228 Pa(abs); (f) 33,7 gV./kgA.S.) 
 
EX 10) (Ex 14-133 Ref [1] ) Um tanque de 1,8 m³ contém ar saturado a 20 °C e 90 kPa (92,6 kPa). Determine (a) a 
massa do ar seco, (b) a umidade específica (absoluta) e (c) a entalpia do ar por unidade de massa do ar seco. Respostas: 
(a) 1,88 kg; (b) 0,0166 kg H2O/kg de ar seco; (c) 62,2 kJ/kg de ar seco 
((a) 1,93 kgA.S.; (b) 16,1 gV./kgA.S.; (c) 61 kJ/kgA.S.) 
 
 
 
 
 
 
 
 
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EX 11) (Ex 14-76 Ref [1]) O ar a 0,914 atm (92,6 kPa), 15 °C e 60% de umidade relativa é aquecido até 20 °C em 
uma seção de aquecimento e, em seguida, umidificado pela introdução de vapor de água. O ar sai da seção de 
umidificação a 25 °C e 65% de umidade relativa (o processo de injeção de vapor é considerado em condições reais). 
Determine (a) a quantidade de vapor adicionada ao ar e (b) a quantidade de calor transferido para o ar na seção de 
aquecimento. Respostas: (a) 0,0065 kg H2O/kg de ar seco; (b) 5,1 kJ/kg de ar seco 
((a) 7,2 gV./kgA.S.; (b) 5,14 kJ/kgA.S.) 
 
 EX 12) (Ex 14-78 Ref [1]) Um sistema de condicionamento de ar opera a uma pressão total de 1 atm (92,6 kPa) e 
consiste em uma seção de aquecimento e um umidificador que fornece 
vapor úmido (vapor de água saturado) a 100 °C em um processo ideal. 
O ar entra na seção de aquecimento a 10 °C e 70% de umidade relativa 
a uma taxa de 35 m³/min, saindo da seção de umidificação a 20 °C e 
60% de umidade relativa. Determine (a) a temperatura e a umidade 
relativa do ar quando ele sai da seção de aquecimento, (b) a taxa de 
transferência de calor da seção de aquecimento e (c) a taxa com a qual 
a água é adicionada ao ar na seção de umidificação. 
 ((a) 20 °C e 36,7 %; (b) 6,78 kW; (c) 8,87 kg/h) 
 
 
EX 13) (Ex 14-83 Ref [1]) Ar úmido a 101,3 kPa (92,6 kPa), 39 °C de bulbo seco e 50% de umidade relativa é 
resfriado a uma pressão constante até uma temperatura de 10 °C abaixo da sua temperatura de ponto de orvalho. 
(a) Faça um desenho esquemático do sistema e o diagrama psicrométrico do processo. 
(b) Considerando que a taxa de transferência de calor do ar atmosférico é de 1340 kW, qual é a vazão volumétrica de 
entrada de ar atmosférico (em m³/s) nesse processo? ((b) 25,75 m³/s) 
 
EX 14) (Ex 14-85 Ref [1]) Um sistema de condicionamento de ar deve tomar o ar a 1atm (92,6 kPa), 34 °C e 70% de 
umidade relativa e entregá-lo a 22 °C e 50% de umidade relativa. O ar escoa sobre as serpentinas de resfriamento, onde 
é resfriado e desumidificado e, em seguida, o ar escoa sobre os fios de aquecimento da resistência, onde é aquecido até 
a temperatura desejada. Considerando que a água condensada é removida da seção de resfriamento a 10 °C, determine 
(a) a temperatura do ar antes de sua entrada na seção de aquecimento, (b) a quantidade de calor removida na seção de 
resfriamento e (c) a quantidade de calor transferida na seção de resfriamento (Aquecimento), em kJ/kg de ar seco. 
((a) 12,7 °C; (b) 65,76 kJ/kgA.S.; (c) 9,56 kJ/kgA.S.) 
 
EX 15) (Ex 14-89 Ref [1]) O ar de um espaço de trabalho entra na unidade do condicionador de ar à temperatura de 30 
°C de bulbo seco e 25 °C de bulbo úmido. O ar sai do condicionador de ar e retorna ao espaço à temperatura de 25 °C 
de bulbo seco e 6,5 °C de ponto de orvalho. A água condensada, se houver, sai do condicionador de ar à mesma 
temperatura do ar que sai das serpentinas de resfriamento. A vazão volumétrica do ar retornado ao espaço de trabalho é 
de 1000 m³/min. A pressão atmosférica é de 98 kPa (92,6 kPa). Determine a taxa de transferência de calor do ar (em 
kW) e a vazão mássica da água condensada (se houver), em kg/h. (677,86 kW; 825,6 kg/h) 
 
EX 16) (Ex 14-90 Ref [1]) O ar atmosférico no interior de um automóvel entra na seção do evaporador do condicionador 
de ar a 1 atm (92,6 kPa), 27 °C e 50% de umidade relativa. O ar retorna ao automóvel a 10 °C e 90% de umidade relativa. 
O compartimento de passageiros tem um volume de 2 m³, e cinco trocas de ar por minuto são necessárias para manter 
o interior do automóvel com o nível desejado de conforto. Faça o dia grama 
psicrométrico do ar atmosférico que escoa pelo processo de condicionamento 
de ar. Determine as temperaturas de ponto de orvalho e de bulbo úmido na 
entrada da seção do evaporador, em °C. Determine a taxa de transferência de 
calor necessária entre o ar atmosférico e o fluido do evaporador (em kW). 
Determine a taxa de condensação do vapor de água na seção do evaporador 
(em kg/min). 
( TBU= 19,3 °C; TO= 15,72 °C; 5,2 kW; 0,0495 kg/min) 
 
 
 
EX 17) (Ex 14-97 Ref [1]) Os habitantes do deserto muitas vezes envolvem suas cabeças com um tecido poroso 
ensopado com água. Em um deserto onde a pressão é de 1 atm (92,6 kPa), a temperatura é de 45 °C e a umidade relativa 
é de 15%, qual será a temperatura dotecido? (A temperatura do tecido é de 22,7°C) 
Ar
Serpentinas
de aquecimento
Umidificador
10 °C
70%
35 m3/min P = 92,6 kPa
20 °C
60%
Vapor sat.
100 °C
Condensado
Ar
Serpentinas
de resfriamento
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EX 18) (Ex 14-98 Ref [1]) O ar entra em um resfriador evaporativo a 1 atm (92,6 
kPa), 36 °C e 20% de umidade relativa a uma taxa de 4 m³/min, saindo com 
umidade relativa de 90%. Determine (a) a temperatura de saída do ar e (b) a taxa 
de fornecimento de água para o resfriador evaporativo. ((a) 20,05 °C; (b) 1,6 
kg/h) 
 
 
 
EX 19) (Ex 14-100 Ref [1]) Ar entra em um resfriador evaporativo a 1 atm 
(92,6 kPa), 32 °C e 30% de umidade relativa a uma taxa de 5 m³/min, saindo a 22 °C. Determine (a) a umidade 
relativa final e (b) a quantidade de água adicionada ao ar. ((a) 75,85%; (b) 1,26 kg/h) 
 
EX 20) (Ex 14-101 Ref [1]) Qual é a mais baixa temperatura que o ar pode atingir em um resfriador evaporativo, 
considerando que ele entra no resfriador a 1 atm (92,6 kPa), 29 °C e 40% de umidade relativa? Resposta: 19,3 °C 
(19 °C) 
 
EX 21) (Ex 14-102 Ref [1]) O ar a 1 atm (92,6 kPa), 20 °C e 50% de umidade relativa é aquecido até 35 °C em uma 
seção de aquecimento e, em seguida, passa por um resfriador evaporativo no qual sua temperatura cai para 25 °C. 
Determine (a) a umidade relativa da saída e (b) a quantidade de água adicionada ao ar, em kg H2O/kg de ar seco. 
((a) 55,15%; (b) 4 gV./kgA.S.) 
 
EX 22) (Ex 14-105 Ref [1]) Duas correntes de ar se misturam de forma constante e 
adiabática. A primeira corrente entra a 32 °C e 40% de umidade relativa a uma taxa 
de 20 m³/min, enquanto a segunda corrente entra a 12 °C e 90% de umidade relativa 
a uma taxa de 25 m³/min. Considerando que o processo de mistura ocorre a uma 
pressão de 1 atm (92,6 kPa), determine a umidade específica (absoluta), a umidade 
relativa, a temperatura de bulbo seco e a vazão volumétrica da mistura. Respostas: 
0,0096 kg H2O/kg de ar seco; 63,4%; 20,6 °C; 45,0 m³/min 
(10,5 gV./kgA.S.; 63,7%; 20,5°C; 45 m³/min) 
 
 
EX 23) (Ex 14-107 Ref [1]) Uma corrente de ar quente com temperatura de bulbo seco de 36 °C e temperatura de bulbo 
úmido de 30 °C é misturada adiabaticamente com uma corrente de ar frio saturado a 12 °C. As vazões mássicas das 
correntes de ar seco (quente) e frio são de 8 kg/s e 10 kg/s, respectivamente. Considerando uma pressão total de 1 atm 
(92,6 kPa), determine (a) a temperatura, (b) a umidade específica (absoluta) e (c) a umidade relativa da mistura. 
(22,66 °C; 17,5 gV./kgA.S.; 92,09%) 
 
EX 24) (Ex 14-110 Ref [1]) Duas correntes de ar úmido são misturadas adiabática mente a 1 atm (92,6 kPa) de pressão 
para que se obtenha uma terceira corrente. A primeira corrente tem uma temperatura de 40 °C, uma umidade relativa de 
40% e uma vazão volumétrica de 3 L/s, enquanto o segundo fluxo tem uma temperatura de 15 °C, uma umidade relativa 
de 80% e uma vazão volumétrica de 1 L/s. Calcule a temperatura e a umidade relativa da terceira corrente. 
(33,3 °C; 49,6%) 
 
EX 25) (Ex 14-127 e Ex 14-128 Ref [1]) Um dia típico de inverno em Moscou tem uma temperatura de 0 °C e uma 
umidade relativa de 40%. Qual é a umidade relativa no interior de uma datcha (casa de veraneio típica da Rússia) onde 
o ar foi aquecido para 18 °C? 
A umidade relativa dentro da datcha deve ser levada a 60% por evaporação da água a 20 °C. Qual a quantidade de 
calor (em kJ) necessária para esse propósito por m³ de ar na datcha? 
(11,8%; 19,06 kJ) 
 
EX. 26) (Ex 14-137 Ref [1]) Ar externo entra em um sistema de condicionamento de ar a 10 °C e 40% de umidade 
relativa a uma taxa constante de 22 m³/min, saindo a 25 °C e 55% de umidade relativa. O ar externo é previamente 
aquecido até 22 °C na seção de aquecimento e, em seguida, umidificado pela injeção de vapor quente na seção de 
umidificação. Considerando que todo o processo ocorre a uma pressão de 1 atm (92,6 kPa), determine (a) a taxa de 
fornecimento de calor na seção de aquecimento e (b) a vazão mássica do vapor necessária na seção de umidificação. 
((a)5,13 kW ;(b) 12,1 kg/h) 
 
EX. 27) (Ex 14-140 Ref [1]) Um sistema de condicionamento de ar opera a uma pressão total de 1 atm (92,6 kPa) e 
consiste em uma seção de aquecimento e um resfriador evaporativo. O ar entra na seção de aquecimento a 15 °C e 
Ar
Umidificador
92,6 kPa
36 °C
1 20%
Água
m
.
2 90%
2
3
P = 92,6 kPa
Ar T3
1
32 °C
40%
12 °C
90%
3
3
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55% de umidade relativa a uma taxa de 30 m³/min e sai do resfriador evaporativo a 25 °C e 45% de umidade relativa. 
Determine (a) a temperatura e umidade relativa do ar no momento em que ele sai da seção de aquecimento, (b) a taxa 
de transferência de calor na seção de aquecimento e (c) a taxa de água adicionada ao ar no resfriador evaporativo. 
Respostas: (a) 32,5 °C; 19,2%; (b) 655 kJ/min; (c) 0,112 kg/min 
((a) 33,4 °C e 18,2%;(b) 9,9 kW; (c) 6,3 kg/h) 
 
EX. 28) (Ex 14-144 Ref [1]) Ar úmido deve ser condicionado em um processo a uma pressão constante a 1 atm (92,6 
kPa) de 30 °C de bulbo seco e 60% de umidade relativa para 4 °C do ponto de orvalho e 50% de umidade relativa. O 
ar escoa pelas serpentinas de resfriamento até que se remova toda a umidade necessária para atingir o teor de umidade 
final e, em seguida, escoa por serpentinas de aquecimento para atingir o estado final. Considere que a umidade relativa 
é 90% após o resfriamento. O fluxo de ar seco é de 100 kg/min. 
(a) Faça um desenho esquemático do sistema e o diagrama psicrométrico do processo. 
(b) Determine a temperatura do ponto de orvalho e vazão volumétrica da mistura que entra nas serpentinas de 
resfriamento. (TO = 21,4 °C; �̇�= 103,5 m³/min) 
(c) Qual é a taxa líquida de transferência de calor para todo o processo, em kW? (78,7 kW) 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A.– Termodinâmica – 7° Edição – AMGH Editora Ltda – Porto Alegre - 
2013 
 
 
 
 
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