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2. PSICROMETRIA 2.1. Introduo

o estudo das misturas ar-vapor.

Em condicionamento de ar, considera-se o ar uma mistura de ar seco e vapor dgua, cuja quantidade pode variar de acordo com o processo, e que ser denominada de ar mido.

2.2. Carta psicromtrica

So cartas que relacionam as diversas propriedades do ar mido.

A linhas de saturao corresponde ao lugar geomtrico dos pontos em que ocorre condensao da gua no ar.

A interao entre as molculas do ar e de gua considerada desprezvel para

fins de clculo psicromtrico.

Quando o ar se encontra sobre a linha de saturao, chamado ar saturado. Nesse caso, qualquer reduo da temperatura causar condensao da gua nele contida.

Na figura 2.1, se o ar se encontra inicialmente no ponto A, necessrio que sua

temperatura se reduza at B para o incio da condensao. Nesse caso, TB chamado ponto de orvalho.

Figura 2.1. A linha de saturao.

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Figura 2.2. A carta psicromtrica.

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2.3. Umidade relativa a razo entre a frao molar do vapor de gua no ar mido e a frao molar do vapor de gua no ar saturado mesma temperatura. Para gases perfeitos:

Figura 2.3. Linha de umidade relativa.

2.4. Umidade absoluta a massa de gua contida em 1 kg de ar seco. Para gases ideais:

Para ar mido:

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Figura 2.4. Umidade absoluta como ordenada.

2.5. Entalpia a soma das entalpias do ar seco mais vapor de gua. A entalpia do ar seco calculada a partir de um estado de referncia (0o C) em que tem valor zero. O calor especfico presso constante do ar seco aproximando para 1 kJ/kg.oC.

A entalpia do vapor foi considerada na condio de saturao, embora provavelmente o vapor estaja superaquecido devido baixa presso. A figura 2.5 mostra que essa aproximao no acarreta grandes erros.

Figura 2.5. Diagrama de Mollier variao da entalpia do vapor dgua ao longo de

uma isoterma.

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Figura 2.6. Linha isoentlpica.

2.6. Volume especfico O volume especfico da mistura definido em funo do volume especfico do ar seco, uma vez que ar e vapor ocupam o mesmo volume simultaneamente. Para gs perfeito, temos:

Figura 2.7. Linha de volume especfico constante.

2.7. Transferncia simultnea de calor e massa Lei da linha reta: quando o ar transfere calor e massa (vapor dgua), o faz atravs de uma linha reta que tende para a temperatura da superfcie mida sobre a linha de saturao:

Figura 2.8. Ar escoando sobre uma superfcie mida com transferncia de calor e massa.

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Figura 2.9. Lei da linha reta.

Tal comportamento se deve ao fato do nmero de Lewis da gua ser aproximadamente igual a 1. 2.8. Calor sensvel x Calor Latente Quando ocorre transferncia simultnea de calor e massa de ou para o ar mido, o calor trocado pode ser dividido em duas parcelas: Calor sensvel: associado variao de temperatura. Calor latente: associado mudana de fase, ou seja, variao do teor de umidade do ar mido. Para um processo de troca de calor sofrido por uma determinada massa de ar mido, a quantidade de calor trocada ser dada pela variao de entalpia do ar:

12 hhq = Aplicando a equao para o clculo da entalpia do ar mido, obtm-se

( ) ( )1gp2gp

WhT.cWhT.cq ++= Reagrupando os termos, tem-se:

( ) ( )1g12g212p

hWhWTTcq ++= que pode ser reescrita como:

LS qqq += onde:

( )12pS TTcq = (parcela de calor sensvel)

( )1g12g2L

hWhWq += (parcela de calor latente) Podemos definir o Fator de Calor Sensvel (FCS) como: FCS = qS / q

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O FCS corresponde inclinao da linha que representa a troca de calor na carta psicromtrica. 2.9. Saturao adiabtica e temperatura de bulbo mido termodinmica O processo mostrado a seguir realizado num saturador adiabtico:

- As paredes do saturador so isoladas termicamente. - A gua dispersa na maior rea possvel. - A gua do reservatrio reposta e mantida temperatura constante,

igual do reservatrio. - Dentro destas condies, a gua entra em equilbrio termodinmico com

o ar. Uma vez atingido o regime permanente, a temperatura da gua chamada temperatura de bulbo mido termodinmica ou temperatura de saturao adiabtica. O balano trmico proporciona:

Figura 2.10. Saturao adiabtica.

Figura 2.11. Saturao adiabtica na carta psicromtrica.

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2.10. Termmetro de bulbo mido Obtm uma medida muito prxima da temperatura de saturao adiabtica, que pode ser usada para a caracterizao de uma mistura ar-gua, uma vez que de fcil obteno.

Figura 2.12. Processo de medio da temperatura de bulbo mido.

2.11. Processos psicromtricos 1. Resfriamento e aquecimento sensveis (com variao de temperatura):

Figura 2.13. Aquecimento ou resfriamento sensvel.

2. Umidificao:

Figura 2.14. Processos de umidificao.