Calor sensível é o calor transferido de ou para uma substância sem causar mudança de fase. É o tipo de calor que sentimos quando tocamos em algo quente ou frio.
Calor latente é o calor transferido de ou para uma substância durante uma mudança de fase, como de um líquido para um gás ou de um gás para um sólido. É o calor necessário para alterar o estado de uma substância sem alterar sua temperatura.
O calor total é a soma do calor sensível e do calor latente. É a quantidade total de calor transferida de ou para uma substância.
Equações
Calor sensível:
O calor sensível é o tipo de calor que podemos sentir e medir com um termômetro. É a energia necessária para alterar a temperatura de uma substância sem alterar a sua fase (por exemplo, de sólido para líquido ou de líquido para gasoso).
$$H_S = 1.08 \times CFM \times \Delta T$$Calor latente:
Calor latente é a energia necessária para mudar a fase de uma substância (por exemplo, de sólido para líquido ou de líquido para gasoso). Não causa mudança de temperatura.
$$H_L = 0.68 \times CFM \times \Delta W_{GR}$$Calor total:
O calor total é a soma do calor sensível e do calor latente.
$$H_T = H_S + H_L$$Onde:
- HSé o calor sensível (Btu/h)
- Heué o calor latente (Btu/h)
- HTé o calor total (Btu/h)
- CFMé a taxa de fluxo de ar (pés cúbicos por minuto)
- ΔTé a diferença de temperatura (°F)
- ΔWGR é a diferença da relação de umidade (grãos H2O/lb. DA)
Exemplo
Um ar condicionado está removendo 10.000 Btu/h de calor total de uma sala. A taxa de fluxo de ar é 1000 CFM e a diferença de temperatura é 20°F. A diferença na proporção de umidade é de 0,005 grãos H2O/lb. DA.
Calor sensível:
$$H_S = 1.08 \times 1000 \times 20 = 21,600 Btu/hr$$Calor latente:
$$H_L = 0.68 \times 1000 \times 0.005 = 3.4 Btu/hr$$Calor total:
$$H_T = H_S + H_L = 21,600 + 3.4 = 21,603.4 Btu/hr$$Valor U e área
O valor U de um material é uma medida de sua resistência térmica. Quanto menor o valor U, melhor será o isolamento.
A área de uma superfície é uma medida do seu tamanho.
Equação
$$H = U \times A \times \Delta T$$Onde:
- Hé a taxa de transferência de calor (Btu/h)
- vocêé o valor U (Btu/hr. ft². °F)
- UMAé a área (ft²)
- ΔTé a diferença de temperatura (°F)
Exemplo
Uma parede tem um valor U de 0,25 Btu/hr.ft². °F e uma área de 100 pés². A diferença de temperatura entre o interior e o exterior da parede é de 20°F.
Taxa de transferência de calor:
$$H = 0.25 \times 100 \times 20 = 500 Btu/hr$$Razão de Calor Sensível (SHR)
A razão de calor sensível (SHR) é a razão entre o calor sensível e o calor total. É uma medida de quanto do calor total é calor sensível.
Equação
$$SHR = \frac{H_S}{H_T} = \frac{H_S}{H_S + H_L}$$Exemplo
No exemplo anterior, o calor sensível é 21.600 Btu/h e o calor total é 21.603,4 Btu/h. Portanto, o SHR é:
$$SHR = \frac{21,600}{21,603.4} = 0.999$$Conclusão
Calor sensível, latente e total são conceitos importantes em HVAC. Ao compreender esses conceitos, você pode projetar e operar melhor sistemas HVAC.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The specific heat capacity of a substance determines how much heat energy is required to change its temperature by a given amount. Substances with high specific heat capacities, such as water, require more heat energy to change their temperature than substances with low specific heat capacities, such as air. Therefore, when designing HVAC systems, it’s essential to consider the specific heat capacity of the substances involved in heat transfer to ensure efficient sensible heat transfer.
A common example of latent heat transfer in an HVAC system is the dehumidification process in an air conditioning system. When moist air passes over a cooling coil, the latent heat of vaporization is transferred from the air to the coil, causing the water vapor to condense into liquid water. This process reduces the humidity of the air and removes heat from the space, making it an essential component of air conditioning systems.
Total heat is calculated by summing the sensible heat and latent heat transferred in an HVAC system. The sensible heat can be calculated using the specific heat capacity of the substance and the temperature change, while the latent heat can be calculated using the latent heat of vaporization or fusion and the mass of the substance undergoing a phase change. For example, in a cooling coil, the total heat transfer can be calculated by adding the sensible heat transfer due to the temperature change of the air and the latent heat transfer due to the condensation of water vapor.
The units of measurement for sensible, latent, and total heat are typically measured in joules (J) or British thermal units (BTU). The specific heat capacity of a substance is typically measured in joules per kilogram per kelvin (J/kg·K) or BTU per pound per degree Fahrenheit (BTU/lb·°F). The latent heat of vaporization or fusion is typically measured in joules per kilogram (J/kg) or BTU per pound (BTU/lb).
The humidity of the air has a significant impact on latent heat transfer in an HVAC system. When the air is humid, there is more moisture available to condense on the cooling coil, resulting in a greater amount of latent heat transfer. Conversely, when the air is dry, there is less moisture available to condense, resulting in less latent heat transfer. Therefore, it’s essential to consider the humidity of the air when designing HVAC systems to ensure efficient latent heat transfer.
Total heat transfer is an essential concept in various HVAC applications, including air conditioning systems, heat pumps, and refrigeration systems. It’s used to calculate the total cooling or heating capacity of a system, which is critical for selecting the appropriate equipment size and designing efficient systems. Additionally, total heat transfer is used to analyze the performance of HVAC systems and identify opportunities for energy savings and optimization.
