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PROBLEMAS DE HUMIDIFICACION Y ACONDICIONAMIENTO DE AIRE Nancy Ebner Gerschberg

Problema 1.Aire a 100 F y presin atmosfrica tiene una temperatura de bulbo hmedo de 85 F. a.- Calcule la humedad absoluta, el porcentaje de humedad relativa y el punto de roco del aire. b.- El aire de (A) pasa a un evaporador de donde sale a 120 F y temperatura de bulbo hmedo de 115.3 F. Calcule el porcentaje de humedad relativa y el peso de vapor de agua evaporada por 1000 ft3 de aire que entra. Problema 2.Para una masa de aire a 40 C y temperatura hmeda de 25 C, calcule: i. Humedad absoluta y relativa ii. Temperatura de roco y volumen hmedo iii. Humedad de saturacin por enfriamiento adiabtico iv. Humedad de saturacin a la temperatura a que se encuentra Problema 3.El aire que se suministra a un secador tiene una temperatura de bulbo seco de 21.1 C y una temperatura de bulbo hmedo de 15.6 C. Se calienta a 93 C por medio de serpentines y se inyecta al secador. En ste se enfra adiabticamente y sale del mismo completamente saturado. Calcule: A. Temperatura de roco y volumen hmedo del aire inicial B. Humedad absoluta y relativa del aire inicial C. Cantidad de calor necesaria para calentar 100 m3 de aire a 93 C D. Cantidad de agua que se evapora por cada 100 m3 de aire que entran E. Temperatura a la salida del secador Problema 4.Se desea disponer de aire a 131 F con una temperatura hmeda de 95 F a partir de aire atmosfrico a 68 F y humedad relativa de 60 %. El proceso completo consta de una precalefaccin, seguida de una humidificacin adiabtica hasta que su humedad relativa sea 90 % y calefaccin final hasta las condiciones deseadas. Calcule: I. II. III. La temperatura de salida del aire del humidificador La temperatura de precalefaccin del aire El calor que es necesario suministrar al sistema por m3 de aire medido en las condiciones

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Problema 5.Usando el diagrama calcule la humedad y el volumen del aire resultante si 1000 ft3 de aire a 200 F y temperatura de bulbo hmedo de 110 F se mezclan con aire a 80 F y humedad relativa de 50 %. Determine adems el volumen de aire de la mezcla 2 que es necesario agregar para que la mezcla resultante este a 120 F. Problema 6.En un sistema en operacin continua, 6000 lb/h de aire a tbs = 40 F y = 60 % se mezclan con 4000 lb/h de aire a tbs = 80 F y = 50 %. Encuentre las siguientes caractersticas de la mezcla: a) Temperatura y Entalpa b) Humedad especfica y Humedad relativa c) Represente en la carta psicromtrica el proceso de mezcla de dos flujos de aire. Problema 7.En un proceso de enfriamiento y deshumidifcacin, 1000 lb/h de aire inicial que est a 80 F y = 60 % pasa a travs de un serpentn de enfriamiento con una temperatura efectiva en la superficie de 50 F. El aire sale a 53 F, se desea saber: a) Peso de la humedad condensada b) Calor total removido Problema 8.200 lb/h de una corriente de aire que se encuentra a 160 F y 30 % de humedad se mezclan con otra que est a 100 F y 70 % de humedad. El aire resultante se hace pasar por unos serpentines donde se calienta hasta 200 F y 10 % de humedad. Determine: A. La cantidad de aire de la segunda corriente que se requiere B. El calor que se requiere agregar en los serpentines. Problema 9.Explicar y dibujar el proceso seguido para bajar la temperatura de un aire que se encuentra a 70 F y 90 % de humedad relativa hasta 60 F y 40 % de humedad relativa. Calcular cunto calor y cunta humedad se retira, tomando en cuenta que se procesan 497 lb/h de aire, medidos en las condiciones iniciales. Problema 10.En un sistema de acondicionamiento de aire, el aire fresco que se encuentra a 30 F y 60 % de humedad en el exterior, pasa a travs de un proceso de calentamiento y humidificacin adiabtica, de donde sale a 80 F y 80 % de humedad. a.- Explicar como se representa el proceso en la carta psicromtrica, no olvide dibujar. b.- Calcular la cantidad de humedad agregada por cada metro cbico de aire alimentado. c.- Calcular la cantidad total de calor que requiere. d.- Lea e indique sobre la carta el punto de roco de la condicin final.2

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Problema 11.A partir de 100 m3 de aire que se encuentra a 45 F y 20 % de Humedad se desea obtener aire a 100 F y 25 % de humedad, hacindolo pasar por un proceso que consta de una precalefaccin, seguida de una humidificacin adiabtica y un posterior calentamiento. El aire sale del humidificador con un 90 % de humedad. Determine: a.El proceso sobre la carta psicromtrica b.- El calor requerido en el precalentador, en Btu c.La cantidad de humedad agregada, en libras d.- La temperatura de salida del precalentador, en F Problema 12.Se necesita introducir aire al interior de un saln de conferencias a una temperatura de bulbo seco, tbs, de 60 F y una humedad, H, del 50 %. El aire en el exterior est a tbs = 90 F y H = 40 %, por lo cual debe hacerse pasar por un sistema de acondicionamiento de aire que consiste en un enfriamiento hasta la temperatura de roco, seguido de una etapa de condensacin-enfriamiento, para luego calentar el aire hasta la temperatura deseada. Calcule: i. La temperatura a la entrada del calentador ii. El calor removido en la etapa de enfriamiento y el calor agregado en el calentador iii. La cantidad de agua retirada Problema 13.Se desea obtener 100 m3 de aire a 86 F y 40 % de humedad a partir de aire atmosfrico que se encuentra a 50 F y 30 % de Humedad. Para ello la alimentacin de aire se hace pasar por un proceso que consta de una precalefaccin, seguida de una humidificacin adiabtica y un posterior calentamiento. El aire sale del humidificador con un 90 % de humedad. Determine: a.El proceso sobre la carta psicromtrica b.- El calor requerido en el precalentador, en Btu c.La cantidad de humedad agregada, en libras Problema 14.Se desea secar 7 toneladas al da de arvejas recin cosechadas, desde un contenido de humedad del 80 % hasta uno del 10 %. Se emplea un secador rotatorio donde el aire fluye a contracorriente sobre el grano, entrando a una temperatura de bulbo seco de 225 F y una temperatura de bulbo hmedo de 110 F y sale a 125 F de bulbo seco. Haciendo los supuestos que estime necesario, calcule: a.- La cantidad de arvejas que sale del secador en libras por da b.- El agua eliminada en libras por hora c.- El volumen de aire que entra, en m3/h

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Problema 15.En un proceso de enfriamiento y deshumidificacin una corriente de 1000 lb/h de aire que se encuentra inicialmente a una temperatura de bulbo seco de 90 F y una temperatura de bulbo hmedo de 70 F se hace pasar a travs de un serpentn de enfriamiento a una temperatura efectiva en su superficie de 50 F. Si el aire sale con una temperatura de bulbo seco de 58 F, determine: A.- El proceso sobre la carta psicromtrica B.- El calor removido en el serpentn, en Btu/h C.- La cantidad de humedad condensada, en libras de agua/hora Problema 16.En un sistema de aire acondicionado se recicla parte del aire que sale del edificio climatizado, a 80 F y 55 % de humedad, para mezclarlo adiabaticamente con aire fresco a 5 C y 40 % de humedad. 1 m3/min de la mezcla resultante se calienta hasta las condiciones de confort que se requieren en los salones del edificio, es decir, a 75 F de bulbo seco y 58 F de bulbo hmedo. i. Determine la cantidad de calor, en Btu/h, que se requiere en el proceso. ii. Calcule la razn en peso, de reciclo a aire fresco, que se debe alimentar al sistema Problema 17.En el Hotel Amanecer 5 * se est pensando en instalar un sistema de acondicionamiento de aire para su saln de reuniones y convenciones. En un auditorio diseado para 2000 personas se requiere alimentar aire a razn de 150 ft3/h-persona a 65 F y 50 % de humedad. Dado que las condiciones del aire en el ambiente exterior son 75 F y 60 % de humedad: A. Grafique el proceso sobre el diagrama adjunto B. Determine el calor total que debe ser liberado por el aire C. Determine el calor total que debe adicionarse al aire D. Calcule la cantidad de humedad que debe removerse. Problema 18.Se desea implementar un sistema de aire acondicionado para obtener 160 m3/h de aire a 80 F y 50 % de humedad. Para ello se ha propuesto un sistema de humidificacin que consta de tres etapas: un precalentamiento del aire que se encuentra a 55 F y 40 % de humedad, seguido de una humidificacin adiabtica hasta que el aire alcance un 85 % de humedad y una calefaccin final hasta las condiciones deseadas. a.- Trace el proceso sobre la carta de humedad. b.- Determine la cantidad de calor, en Btu/h, que se debe agregar en la etapa de precalefaccin. c.- Determine la cantidad de agua que se debe agregar en la etapa de humidificacin adiabtica, en lb/h.

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Problema 19.Disee un proceso de acondicionamiento de aire que permita introducir un volumen de 5 m3/h de aire a un saln de conferencias, a una temperatura de 60 F y una humedad del 50 %, si el aire en el exterior est a una temperatura de 90 F y una humedad del 40 %. Calcule: i. La cantidad de calor que se debe remover o agregar, segn corresponda ii. La cantidad de agua que se debe agregar o retirar, segn corresponda. Problema 20.70 m3/h de una corriente de aire que se encuentra a 105 F y 40 % de humedad se mezclan con otra que est a 75 F y 50 % de humedad. El aire resultante se hace pasar por intercambiador de calor, de donde sale a 80 F y 70 % de humedad. Trace el proceso sobre la carta de humedad y determine: A. La cantidad de aire de la segunda corriente que se requiere, expresada en m3/h B. El calor que se requiere agregar (o quitar) en el intercambiador de calor, en Btu/h. Problema 21.Usando el diagrama calcule la humedad y el volumen del aire resultante si 150 ft3 de aire a 180 F y temperatura de bulbo hmedo de 110 F se mezclan con aire a 80 F y humedad relativa de 60 %. Determine adems el volumen de aire de la mezcla 2 que es necesario agregar para que la mezcla resultante este a 120 F. Problema 22.Se desea implementar un sistema de aire acondicionado para obtener 100 m3/h de aire a 50 F y 40 % de humedad. Para ello se ha propuesto un sistema de deshumidificacin que consta de tres etapas: un enfriamiento del aire que se encuentra a 75 F y 60 % de humedad hasta su temperatura de roco, seguido de una condensacin y una calefaccin final hasta las condiciones deseadas. Determine la cantidad de calor que se debe agregar en la etapa de calefaccin y la cantidad de agua que se debe condensar. Problema 23.Empleando la carta de humedad, determine la temperatura de bulbo seco que alcanzaran 500 ft3/h de aire, que se encuentran a 50 F y 60 % de humedad, si se les pone en contacto con una resistencia elctrica que le proporciona 400 Btu/h de calor. Problema 24.Se desea obtener aire a 86 F y 40 % de humedad a partir de aire atmosfrico. Para ello 1000 ft3/h de aire se alimentan a un proceso que consta de una precalefaccin, seguida de una humidificacin adiabatica y un calentamiento final. El aire sale del humidificador con un 90 % de humedad. Determine: a.El proceso sobre la carta psicrometrica b.- El calor requerido en el calentador final, en Btu/hora c.La cantidad de humedad agregada o retirada, segn sea el caso, en libras/hora5