psicrometria

A psicrometria é o estudo das misturas ar-vapor de água. Às vezes também é chamado de higrometria. Muitos dispositivos de engenharia mecânica exploram processos psicrométricos, como sistemas de ar condicionado e torres de resfriamento. Dois princípios importantes nos quais se baseiam as relações psicrométricas são a equação dos gases perfeitos e a lei de Dalton em relação à mistura. A equação dos gases perfeita,PV=RT, é uma ferramenta fundamental usada para manipular as características à medida que se pretende analisar definições e condições diversas. Como d = 1/v, outra forma útil da equação ép=dRT.

Lei da Pressão Parcial de Dalton:Dalton afirma que em uma mistura de gases perfeitos, cada constituinte da mistura se comporta individualmente, pois os demais não estão presentes. Esta afirmação pode ser expressa como uma série de relações matemáticas baseadas nas seguintes declarações lógicas:

  • A pressão total da mistura é a soma das pressões individuais ou parciais dos constituintes.
  • A massa da mistura é a soma das massas dos constituintes individuais.
  • A temperatura de cada constituinte é igual à temperatura da mistura.
  • O volume de cada um dos constituintes é igual ao volume da mistura.
  • A entalpia da mistura é a soma das entalpias dos constituintes individuais.

Pressão total da mistura ar-vapor de água (pB) pode ser expresso pela equação da lei de Dalton como a soma das pressões parciais dos constituintes;p = puma+ pve se o vapor de água estiver saturadop = puma+ pvs.

Umidade relativa (ϕ):É definido como a razão entre a pressão parcial do vapor de água em uma mistura e a pressão saturada da água pura na mesma temperatura.T.

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Razão de umidade ou umidade específica:A umidade (W) a proporção é definida como a massa de vapor d'água por unidade de massa de ar seco na mistura de ar e vapor d'água. Este termo pode serimge se a mistura estiver saturadaωS= 0,622 [pvs/(p − pvs)]Como

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Grau de Saturação (μ):É a relação entre a umidade específica real e a umidade específica saturada, ambas na mesma temperaturaT.

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Temperatura de bulbo seco (DBT):É a temperatura da mistura medida por um termômetro padrão. A palavra 'seco' é usada para indicar que o sensor está exposto à mistura de vapor sem a presença de qualquer líquido.

Temperatura de bulbo úmido (ou temperatura de saturação (WBT):É a temperatura na qual a evaporação da água no ar úmido em uma determinada temperatura de bulbo seco e proporção de umidade pode levar o ar à saturação adiabaticamente na mesma pressão.

Volume Específico (v):É como comumente usado, mas com unidades de volume de mistura por quilograma de ar seco.

Temperatura do ponto de orvalho (DPT):É a temperatura do ar úmido saturado na mesma relação de pressão e umidade de uma determinada amostra de ar úmido. Se esfriarmos ainda mais, a água começará a condensar e se separará como neblina/orvalho.

FREQUENTLY ASKED QUESTIONS

What is the significance of the perfect gas equation in psychrometry?
The perfect gas equation, PV = nRT, is a fundamental tool in psychrometry as it allows us to manipulate the characteristics of air-water vapor mixtures. By rearranging the equation to p = dRT, we can analyze various conditions and definitions. The perfect gas equation is a simplification of real-world behavior, but it provides a useful approximation for many psychrometric applications, such as calculating the properties of air in air conditioning systems and cooling towers.
How does Dalton’s Law of Partial Pressure apply to psychrometry?

Dalton’s Law states that in a mixture of perfect gases, each constituent behaves individually as if the others were not present. In psychrometry, this means that the total pressure of the air-water vapor mixture is the sum of the individual partial pressures of the constituents. This can be expressed mathematically as p_total = p_air + p_water_vapor. Dalton’s Law is essential in psychrometry as it allows us to calculate the properties of the mixture based on the properties of its individual components.

What is the difference between psychrometry and hygrometry?

Psychrometry and hygrometry are often used interchangeably, but technically, hygrometry refers specifically to the measurement of the humidity of the air, whereas psychrometry is the broader study of the properties of air-water vapor mixtures. Psychrometry encompasses not only humidity but also other properties such as temperature, enthalpy, and density. While hygrometry is a subset of psychrometry, the terms are often used synonymously in practice.

How does the composition of atmospheric air affect psychrometric calculations?

Atmospheric air is a mixture of many gases, including nitrogen, oxygen, carbon dioxide, and water vapor. The composition of atmospheric air can affect psychrometric calculations, particularly when dealing with trace gases. However, for most psychrometric applications, the air can be approximated as a binary mixture of dry air and water vapor. This simplification allows us to use psychrometric charts and tables that are based on this binary mixture assumption.

What are some common applications of psychrometry in mechanical engineering?

Psychrometry has numerous applications in mechanical engineering, including air conditioning systems, cooling towers, and humidification/dehumidification systems. By understanding the properties of air-water vapor mixtures, engineers can design and optimize these systems to achieve efficient heat transfer, humidity control, and energy savings. Psychrometry is also essential in the design of HVAC systems, where it is used to calculate heating and cooling loads, and to optimize system performance.

How can psychrometric charts and tables be used in engineering design?

Psychrometric charts and tables are graphical and tabular representations of the properties of air-water vapor mixtures. They provide a convenient way to determine the properties of the mixture, such as humidity, enthalpy, and density, based on temperature and humidity ratios. Engineers can use these charts and tables to quickly and accurately calculate the properties of the air in various engineering applications, such as designing air conditioning systems, cooling towers, and humidification/dehumidification systems.

How does Dalton’s Law of Partial Pressure apply to psychrometry?

Dalton’s Law states that in a mixture of perfect gases, each constituent behaves individually as if the others were not present. In psychrometry, this means that the total pressure of the air-water vapor mixture is the sum of the individual partial pressures of the constituents. This can be expressed mathematically as p_total = p_air + p_water_vapor. Dalton’s Law is essential in psychrometry as it allows us to calculate the properties of the mixture based on the properties of its individual components.