4 - ST - Slides - Unidade 4 - Misturas ar vapor

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Diferenciar ar seco de ar atmosférico.
Definir e calcular a umidade especifica e a umidade relativa do ar atmosférico.
Calcular a temperatura do ponto de orvalho do ar atmosférico.
Relacionar a temperatura de saturação adiabática e as temperaturas de bulbo úmido do ar atmosférico.
Utilizar o diagrama psicrométrico como ferramenta para determinar as propriedades do ar atmosférico.
Aplicar os princípios da conservação de massa e energia aos diversos processos de condicionamento de ar.
Misturas Gás-Vapor
O ar é uma mistura de nitrogênio, oxigênio e pequenas quantidades de outros gases. 
Ar seco e ar atmosférico
O ar é uma mistura de nitrogênio, oxigênio e pequenas quantidades de outros gases. 
Ar seco e ar atmosférico.
Ar seco x Ar Atmosférico
Umidade = Vapor de água
Umidade do Ar
www.thermomatic.com.br
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Para cálculos de condicionamento de ar a temperatura varia de -10 a 50 podemos tratar o ar seco com um gás ideal com médio de 1,005 
A entalpia pode ser calculada como:
Ar Seco
O vapor de agua pode ser tratado com gás ideal ( para aplicações de ar condicionado com erro desprezível .
Sendo assim, a pressão do ar atmosférico é calculada como:
: pressão parcial do ar seco
: pressão do vapor
Vapor de água
Mistura de gases ideais
Como o vapor de água é um gás ideal, a entalpia do vapor de água é uma função apenas da temperatura,
A entalpia do vapor de água no ar pode ser considerada igual à entalpia do vapor saturado à mesma temperatura.
A entalpia pode ser calculada utilizando o do vapor de água a 0 com erro desprezível.
Vapor de água
UMIDADE ESPECÍFICA: a massa do vapor de água presente em uma unidade de massa de ar seco
UMIDADE ESPECÍFICA E RELATIVA DO AR
: ar seco
: vapor de água
UMIDADE RELATIVA: a quantidade de umidade que o ar contém com relação à quantidade máxima de umidade que o ar pode conter à mesma temperatura. 
UMIDADE ESPECÍFICA E RELATIVA DO AR
: ar seco
: vapor de água
UMIDADE RELATIVA: 
UMIDADE ESPECÍFICA: 
UMIDADE ESPECÍFICA E RELATIVA DO AR
: ar seco
: vapor de água
UMIDADE RELATIVA: 
UMIDADE ESPECÍFICA: 
UMIDADE ESPECÍFICA E RELATIVA DO AR
Entalpia do ar atmosférico
: ar seco
: vapor de água
Observe também que a temperatura comum do ar atmosférico com frequência é chamada de temperatura de bulbo seco
Exercício 1: Uma sala de 5m x 5 m x 3 m contém ar a 25 °C e 100 kPa a uma umidade relativa de 75%. Determine:
a) a pressão parcial do ar seco,
b) a umidade específica,
c) a entalpia por unidade de massa do ar e 
d) as massas do ar seco e do vapor de água na sala.
A temperatura de ponto de orvalho é definida como a temperatura na qual a condensação começa quando o ar é resfriado a pressão constante. Em outras palavras, é a temperatura de saturação da água correspondente à pressão do vapor:
TEMPERATURA DO PONTO DE ORVALHO
Exercício 2: No inverno frequentemente ocorre condensação nas superfícies internas das janelas, devido às temperaturas mais baixas do ar próximo à superfície da janela. Considere uma casa, contendo ar a 20 °C e 75% de umidade relativa. Qual a temperatura da janela na qual a umidade do ar começará́ a se condensar (causando assim o embaçamento) nas suas superfícies internas?
 A pressão de saturação da água a 20 °C é Psat = 2,3392 kPa tab A-4
	P [kPa]	[ºC]
	1,5	13,02
	1,754	
	2,0	17,5
Universidade Federal de Ouro Preto
DEMEC - Departamento de Engenharia Mecânica
Escola de Minas - Campus Universitário Morro do Cruzeiro
Psicrometria
Ciência que estuda o envolvimento das propriedades do ar úmido e do processo (secagem, umidificação, resfriamento, aquecimento) na mudança da temperatura ou do conteúdo de vapor d’água da mistura.
O conhecimento das condições de umidade do ar é de grande importância para:
dimensionamento de sistemas para ar condicionamento,
a conservação de alimentos, 
os sistemas de refrigeração,
tempo e energia requeridos por processos de secagem, umidificação, resfriamento e armazenamento e processamento de grãos. 
Pisicrometria
MEDINDO AS TEMPERATURAS DE BULBO ÚMIDO E DE BULBO SECO
A temperatura de bulbo úmido é lida a partir de um termômetro de bulbo úmido, que é um termômetro comum de líquido em vidro cujo bulbo é envolto por uma mecha umedecida com água.
A temperatura de bulbo seco refere-se à temperatura que seria medida por um termômetro colocado na mistura (ar atmosférico).
MEDINDO AS TEMPERATURAS DE BULBO ÚMIDO E DE BULBO SECO
www.testo.com/pt-BR/
17.5 Condições ambientais de trabalho. 
17.5.2 Nos locais de trabalho onde são executadas atividades que exijam solicitação intelectual e atenção constantes, tais como: salas de controle, laboratórios, escritórios, salas de desenvolvimento ou análise de projetos, dentre outros, são recomendadas as seguintes condições de conforto.
a)...
b) índice de temperatura efetiva entre 20 e 23;
c)...
d) Umidade relativa do ar não inferior a 40 por cento;
Norma Regulamentadora 17 – NR 17 - Ergonomia
Representações gráficas de diversas propriedades importantes de ar úmido são fornecidas por cartas psicrométricas. 
Essas cartas são construídas para uma pressão de mistura de 1 atm.
CARTAS PSICROMÉTRICAS
Umidade específica
Umidade Relativa
Pequenas variações de pressão tem efeito desprezível, nas tabelas. Existem tabelas para pressões diferentes de 1 atm
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Pequenas variações de pressão tem efeito desprezível, nas tabelas. Existem tabelas para pressões diferentes de 1 atm
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Exercício 3: Considere uma sala que contenha ar a 1 atm, esteja a 35 e tenha 40% de umidade relativa. Usando o diagrama psicométrico determine:
A umidade específica,
A entalpia
Temperatura de bulbo úmido 
Temperatura de ponto de orvalho 
E volume especifico do ar.
Exercício 3: As temperaturas de bulbo seco e úmido do ar atmosférico à pressão de 1 atm (101,325 kPa) são medidas com um psicrômetro giratório e determinadas como 25 °C e 15 °C, respectivamente. Determine:
a umidade específica,
a umidade relativa e 
a entalpia do ar.
Questões de Concurso 1: Na Carta Psicrométrica, identifique as linhas relativas às suas grandezas.
A) Umidade de saturação, umidade absoluta, temperatura de bulbo úmido e temperatura de bulbo seco.
B) Umidade absoluta, temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido e umidade absoluta.
C) Umidade de saturação, umidade absoluta, temperatura de bulbo seco e temperatura de bulbo úmido.
D) Umidade de saturação, temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido e umidade absoluta.
E) Umidade absoluta, umidade de saturação, temperatura de bulbo seco e temperatura de bulbo úmido.
Questões de Concurso 1: Na Carta Psicrométrica, identifique as linhas relativas às suas grandezas.
A) Umidade de saturação, umidade absoluta, temperatura de bulbo úmido e temperatura de bulbo seco.
B) Umidade absoluta, temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido e umidade absoluta.
C) Umidade de saturação, umidade absoluta, temperatura de bulbo seco e temperatura de bulbo úmido.
D) Umidade de saturação, temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido e umidade absoluta.
E) Umidade absoluta, umidade de saturação, temperatura de bulbo seco e temperatura de bulbo úmido.
Processos de condicionamento de ar incluem:
O aquecimento simples (elevação da temperatura), 
O resfriamento simples (diminuição da temperatura), 
A umidificação (adição de umidade) e 
A desumidificação (retirada de umidade). 
Às vezes, dois ou mais desses processos são necessários para deixar o ar com a temperatura e o nível de umidade desejados.
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