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Climatização e RefrigeraçãoPARTE II
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II-I. Psicrometria - Termodinâmica do AR HÚMIDO
II-2. Conforto Térmico
II-3. Carga Térmica de Arrefecimento
II-4. Sistemas de Ar Condicionado
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Caracterização do AR HÚMIDO
Ar secoVapor de água
II-I. Psicrometria
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II-I. Psicrometria
•Caracterizar o Ar Húmido•Determinar os parâmetros fundamentais•Utilizar Diagramas Psicrométricos
• Aplicações da psicrometria
- Controle de clima, em especial em Acondicionamento de ar para conforto térmico; Camaras frigorificas
- Condensação em superfícies frias (o orvalho sobre a relva numa manhã fria, a água sobre a superfície externa de um copo de cerveja),
O arrefeciemento evaporativo;Agricultura
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II-I. Psicrometria
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• DEFINIÇÃO
Estudo das propriedades termodinâmicas demisturas de ar seco e vapor de água, e da suautilização para analisar processos que envolvemo Ar Húmido .
Do grego psychro, arrefecer(estudo de misturas binárias nas quais um dos componentes é um vapor
condensável).
II-I. Psicrometria
• DEFINIÇÃO
“É uma mistura de ar seco e vapor de água. “
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II-I. Psicrometria
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II-I. Psicrometria
AR HÙMIDO
REFRIGERAÇÂO
AR CONDICIONADO
ProdutoProcesso
PessoasProcesso
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
Acima + 15 ºC
Abaixo + 15ºc
• DEFINIÇÃO
• É uma mistura de gases , presentes na atmosfera.
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II-I. Psicrometria
AR SECO
TABELA DE GASES COMPONENTES DO AR SECO
designação símbolo Peso Molecular densidade Tcr Pcr Vcr %
(kg.m-3 ) (ºC) (bar) (m3.kg) Ri
argon AR 39,944 1,7839 -122,5 48,58 0,0019 0,94
hidrogenio H2 2,0159 0,08987 -239,9 12,568 0,0323 0,01
oxigenio O2 31,9968 1,42895 -118,38 50,87 0,0025 20,99
diox.carbono CO2 44 1,9768 -140 34,96 0,,002137 0,03
nitrogenio N2 28,0134 1,2505 -146,9 33,96 0,0039 78,03
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II-I. Psicrometria
P.v = m. Ra. T
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II-I. Psicrometria
AR SECOPROPRIEDADES
Constante do ar seco
AR SECO
• Volume específico do ar seco
O volume específico é o volume ocupado por uma unidade de massa (m3.kg-1).
• Calor específico do ar seco
Calor específico a pressão constante (cp) é a quantidade de calor que é necessário fornecer a uma unidade de massa para aumentar a temperatura em 1 °C a pressão constante.
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II-I. Psicrometria
PROPRIEDADES
Calor específico do ar seco
Cp = 1,0 kJ.kg-1.K-1 pode ser utilizado na maior parte dos cálculos para temperatura entre –10 e 100 ºC.
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II-I. Psicrometria
PROPRIEDADES
AR SECO• Entalpia do ar seco
é uma propriedade termodinâmica definida como a soma da energia interna de um sistema (U) e do produto entre a pressão (p) e o volume (V) do sistema:
H = U + pV
Ha = cp (Ta –T0)
Ha =1,005Ta
• Para ar seco a pressão de referência é a pressão atmosférica (101,325 kPa) e a temperatura de referência é 0 ºC
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II-I. Psicrometria
PROPRIEDADES
COMPOSIÇÃO DO VAPOR DE ÁGUA
designação símbolo Peso Molecular densidade Tcr Pcr Vcr %
(kg.m-3 ) (ºC) (MPa) (m3.kg) Ri
Vapor água H2O 18,05 374 22,09 0,003155
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II-I. Psicrometria
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Tcr = 374ºC
Tcr = - 122ºC
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Vapor de água (gás Ideal?)
Fazendo uso do factor de compressibilidade para o qual quando Z=1 trata-se de uma gás
ideal , a partir da equação de Z e para temperatura de +50ºC, e a pressão
atmosférica, o vapor de água tem Z= 0,999 ≈ 1
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II-I. Psicrometria
LOGO Considera-se um gás ideal !
VAPOR DE ÁGUAApresenta-se no ar húmido na forma de vapor
sobre aquecido.
• Constante do vapor de águaA água tem uma massa molecular de 18,01534. A constante dos gases do vapor de
água
• Volume específico do vapor de água
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II-I. Psicrometria
PROPRIEDADES
VAPOR DE ÁGUA• Calor específico do vapor de águaO calor específico do vapor de água varia pouco entre –71 e 124 ºC, podendo-
se considerar o valor cp = 1,88 kJ.kg-1.K-1.
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PROPRIEDADES
II-I. Psicrometria
VAPOR DE ÁGUA• Entalpia do vapor de água
A entalpia do vapor de água é dada pela expressão:
H = 2501,4 + 1,86(Ta –T0)
sendo
2501,4 kJ/kg o calor latente de vaporização a 0,01 ºC
1,86 kJ/kg.K o calor específico do vapor de água.
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II-I. Psicrometria
AR HÚMIDO• DEFINIÇÃO
“É uma mistura de ar seco e vapor de água. “
É considerado um gas ideal pois o ar seco é um gas ideal .
O vapor de água em condições normais (pressão próxima da
pressão atmosferica) tambem é considerado gas ideal .
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II-I. Psicrometria
AR HÚMIDO• LEI DE DALTON ( Lei das pressões parciais)
A pressão da mistura
P = P1 + P2 + ...+ Pc = ΣPi
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II-I. Psicrometria
AR HÚMIDO• LEI DE DALTON
“ a pressão total de uma mistura é igual a soma das pressões parciais de cada componente à mesma temperatura da mistura.”
“pressão parcial de cada componente é a pressão que ele exerceria caso ocupasse sozinho o volume da mistura à temperatura da mistura.”
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II-I. Psicrometria
AR HÚMIDO• PRESSÃO DO AR HÚMIDO., PRESSÃO
ATMOSFÉRICA
A pressão atmosférica é a soma da pressão parcial dos vários componentes do ar (admitido como gás ideal homogêneo) e do vapor de água:
pm = pa + pv
Patm = PN2 + PO2 + PAr + Pv = Par + Pv
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II-I. Psicrometria
AR HÚMIDO• PRESSÃO DE SATURAÇÃO
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II-I. Psicrometria
AR HÚMIDO• TEMPERATURA DE ORVALHO
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II-I. Psicrometria
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AR HÚMIDO• Humidade absoluta ()
A humidade absoluta (w) de uma amostra de ar húmido é a razão entre a massa de vapor de água e a massa de ar seco dessa amostra.
ar
v
v
ar
arar
vv
P
P
R
R
TRVP
TRVPw
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II-I. Psicrometria
AR HÚMIDO• Humidade relativa ()
A humidade relativa é a razão entre a pressão parcial do vapor de água contido no ar e a pressão de saturação numa amostra de ar saturado à mesma temperatura dada.
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II-I. Psicrometria
AR HÚMIDO
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II-I. Psicrometria
AR HUMIDO• Grau de Saturação ()
É a relação entre a humidade actual da mistura e a humidade da mistura na condição de saturação à mesma temperatura e pressão atmosférica.
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II-I. Psicrometria
AR HUMIDO• Volume específico (v)
O volume específico do ar húmido é definido como o volume ocupado pela mistura de ar seco + vapor de água por kg de ar seco à pressão de 1 atm (101,325 kPa).
• A lei de Dalton das pressões parciais estabelece que o volume da mistura de gases é igual ao volume ocupado por cada componente a sua pressão parcial.
V = Va = Vv
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II-I. Psicrometria
AR HUMIDO• Entalpia (H)
Como o ar húmido é uma mistura de ar seco e de vapor de água, o calor específico da mistura é a soma dos calores específicos dos componentes da mistura.
H = cpa .T+ W (r +cpv.T)
Entalpia = entalpia do ar seco + entalpia de evaporação à temperatura do ponto de orvalho +entalpia adicionada ao vapor de água após a evaporação.
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II-I. Psicrometria
AR HUMIDO• Constante do Ar húmido
,
(kg/m3)
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II-I. Psicrometria
Densidade do Ar húmido
AR HÚMIDO• Termómetro de bulbo seco (TBS), (DB).
• A temperatura do bulbo seco é a temperatura do ar medida com um termómetro ordinário, e não é influenciada pela humidade relativa do ar.
• Temperatura do bulbo húmido (TBH), (WB)
• A temperatura do bulbo húmido (TBH) é a temperatura do ar medida com um termómetro húmido, sendo influenciada pela humidade relativa do ar.
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II-I. Psicrometria
Psicrómetro
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II-I. Psicrometria
Psicrómetro
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II-I. Psicrometria
AR HÚMIDO• Temperatura do ponto de orvalho
(Tpo), (ADP).
• Temperatura em que a pressão parcial de vapor de água é igual à pressão de vapor saturante. Mede-se com um higrómetro de ponto de orvalho.
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II-I. Psicrometria
Termo-higrometro
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II-I. Psicrometria
Propriedades do Ar HúmidoProblemas tipo - Aula
Para ar húmido a pressão atmosférica ao nível do mar, aTemperatura de Bulbo Seco (TBS) (DB) de 27C e comhumidade relativa de 50%, determinar analiticamente;
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II-I. Psicrometria
AR HUMIDO• Diagramas do Ar Húmido
Tal como sucede com outras substâncias, é cómodo dispor de informação sobre o ar húmido na forma de diagrama.
Esses apresentam vantagens tais como:
Rapidez de cálculo; melhor visualização dos processos; melhor percepção da influencia dos parâmetros em jogo e mais fácil detecção e erros.
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II-I. Psicrometria
CARTA PSICROMETRICA
• Carta psicrométrica; Diagrama de Carrier
É uma nova ferramenta que torna mais expedita a determinação das propriedades do ar húmido, desde que se conheçam duas das suas propriedades
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II-I. Psicrometria
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II-I. Psicrometria
Propriedades do Ar HúmidoProblemas tipo - Aula
Um jacto de ar húmido a temperatura de 15C passa dentro de uma conduta não isolada através de um ambiente a TBS de 32 C e TBU de 23 C.
Haverá condensação em sua face externa ou não?
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II-I. Psicrometria
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Problemas tipo - AulaSendo a temperatura em cada ponto em ºC
T1 = 24,7T2= 24,5T3= 22,5T4=22,6T5= -17,3T6=-17,5Ti= -18
Sendo a humidade relativaDo ar exterior 60%
Onde poderá ocorrer orvalho?
A barreira esta bem colocada?
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RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS PROPOSTOSSebenta
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