TAREA DE TERMODINÁMICA II MEZCLA DE GASES. Aire húmedo a 100 kPa, 20 °C y 90 por ciento de humedad relativa se comprime en un compresor isentrópico de flujo estacionario a 800 kPa. ¿Cuál es la humedad relativa del aire a la salida del compresor? Respuesta: 0.4 por ciento
14-20
Aire húmedo a 40 psia, 50 °F y 90 por ciento de humedad relativa se calienta en una tubería a presión constante a 120 °F. Calcule la humedad relativa a la salida del tubo y la cantidad de calor necesaria, en Btu/lbm de aire seco.
14-70E
800 kPa
Entra aire a una sección de enfriamiento de 30 cm de diámetro a 1 atm, 35 °C y 45 por ciento de humedad relativa,
14-71
· W
Aire húmedo
a 18 m/s. Se quita calor del aire a razón de 750 kJ/min. Determine a) la temperatura de salida, b) la humedad relativa de salida del aire y c) la velocidad de salida. Respuestas: a ) 26.5 °C, b ) 73.1 por ciento, c ) 17.5 m/s
750 kJ/min 100 kPa 20 C, 90%
35 °C, 45% Aire 18 m/s
FIGURA P14-20
El aire en un cuarto tiene una temperatura de bulbo seco de 26 °C y una temperatura de bulbo húmedo de 21 °C. Suponiendo una presión de 100 kPa, determine a) la humedad específica, b) la humedad relativa, y c) la temperatura de punto de rocío. Respuestas: a ) 0.0138 kg H 2O/kg aire seco, b ) 14-32
64.4 por ciento, c ) 18.8 °C
Aire atmosférico a una presión de 1 atm y temperatura de bulbo seco de 90 °F tiene una humedad relativa de 70 por ciento. Usando la carta psicrométrica, determine a) la temperatura de bulbo húmedo, b) la relación de humedad, c) la entalpía, d ) la temperatura de punto de rocío y e) la presión de vapor del agua. 14-44E
1 atm
FIGURA P14-71
Se calienta aire húmedo saturado a 200 kPa, de 15 °C a 30 °C, mientras fluye por un tubo de 4 cm de diámetro con una velocidad de 20 m/s. Despreciando las pérdidas de presión, calcule la humedad relativa a la salida del tubo y la tasa de transferencia de calor al aire, en kW.
14-73
Serpertines de calentamiento
15 C 100% 20 m/s
Aire atmosférico a una presión de 1 atm y temperatura de bulbo seco de 32 °C tiene una temperatura de bulbo húmedo de 18 °C. Usando la carta psicrométrica, determine a) la humedad relativa, b) la relación de humedad, c) la entalpía, d ) la temperatura de punto de rocío y e) la presión de vapor del agua. 14-45
FIGURA P14-45
Se enfría aire húmedo a 1 atm, a presión constante, de 30 °C y 60 por ciento de humedad relativa, a la temperatura de punto de rocío. Determine el enfriamiento, en kJ/kg aire seco, que se necesita para este proceso.
14-69
Respuesta: 8.9 kJ/kg de aire seco
30 C
200 kPa
FIGURA P14-73
Aire a 14.7 psia, 40 °F y 50 por ciento de humedad relativa se calienta primero a 65 °F en una sección de calentamiento y luego se humidifica introduciendo vapor de agua. El aire sale de la sección de humidificación a 75 °F y 45 por ciento de humedad relativa. Determine a) la cantidad de vapor agregado al aire, en lbm H2O/lbm aire seco y b) la cantidad de transferencia de calor al aire en la sección de calentamiento, en Btu/lbm aire seco. 14-77E
Aire 1 atm 32 C T bh = 18 C
Aire
14-78
Un sistema de acondicionamiento de aire opera a presión total de 1 atm y consiste en una sección de calentamiento y un humidificador que agrega vapor de agua saturado a 100 °C. El aire entra a la sección de calentamiento a 10 °C y 70 por ciento de humedad relativa, a razón de 35 m3 /min, y sale de la sección de humidificación a 20 °C y 60 por ciento de humedad relativa. Determine a) la temperatura y la humedad relativa del aire cuando sale de la sección de calentamiento, b) la tasa de transferencia de calor en la sección de calentamiento y c) el flujo de adición de agua al aire en la sección de humidificación.
Vapor saturado 100 C
Serpentines de calentamiento
°
Aire P =
°
20 C 60%
1 atm
Aire atmosférico del interior de un automóvil entra a la sección del evaporador del acondicionador de aire a 1 atm, 27 °C y 50 por ciento de humedad relativa. El aire regresa al automóvil a 10 °C y 90 por ciento de humedad relativa. El compartimiento de pasajeros tiene un volumen de 2 m3 y se necesitan 5 cambios de aire por minuto para mantener el interior del automóvil en el nivel de comodidad que se desea. Trace el diagrama psicrométrico del aire atmosférico que fluye a través del proceso de acondicionamiento. Determine las temperaturas de punto de rocío y de bulbo húmedo a la entrada de la sección del evaporador, en °C. Determine la tasa necesaria de transferencia de calor del aire atmosférico al fluido del evaporador, en kW. Determine la tasa de condensación de vapor de agua en la sección del evaporador, en kg/min. 14-90
°
Humidificador 10 C 70% 35 m3 /min
Entra aire de un espacio de trabajo a una unidad de acondicionamiento de aire a 30 °C de bulbo seco y 25 °C de bulbo húmedo. El aire sale del acondicionador de aire y regresa al espacio de trabajo a 25 °C de bulbo seco y 6.5 °C de temperatura de punto de rocío. Si hay condensado, éste sale del acondicionador de aire a la temperatura del aire que sale después de circundar los serpentines de enfriamiento. El flujo volumétrico del aire que regresa al espacio de trabajo es 1.000 m3 /min. La presión atmosférica es de 98 kPa. Determine la tasa de transferencia de calor del aire, en kW, y el flujo másico de agua condensada, si la hay, en kg/h. 14-89
FIGURA P14-78
Se enfría aire atmosférico húmedo, que está a 1 atm, 90 °F y 90 por ciento de humedad relativa, a 50 °F, mientras la presión de la mezcla permanece constante. Calcule la cantidad de agua, en lbm/lbm de aire seco, que se quita del aire, y las necesidades de enfriamiento, en Btu/lbm de aire seco, cuando el agua líquida sale del sistema a 60 °F 14-81E
Serpentines de enfriamiento
Aire
Serpertines de enfriamiento
Condensado T 1 =
T 2 = 50 F f2 = 100%
1 atm
2
Condensado 1
Remoción de condensado
60 F
90 F f1 = 90%
FIGURA P14-81E
Entra aire a una sección de enfriamiento de 40 cm de diámetro a 1 atm, 32 °C y 70 por ciento de humedad relativa a 120 m/min. El aire se enfría pasándolo sobre un serpentín de enfriamiento por el que fluye agua fría. El agua experimenta una elevación de temperatura de 6 °C. El aire sale de la sección de enfriamiento saturado a 20 °C. Determine a) la tasa de transferencia de calor, b) el flujo másico del agua, y c) la velocidad de aire a la salida. 14-86
Agua T +
T
°
6 C
Serpentines de enfriamiento
°
32 C 70% 120 m/min
°
Aire
FIGURA P14-86
20 C Saturado
FIGURA P14-90
