psicrometria

Termodinmica

Psicrometra: Mezcla gas-vapor

Profesor: Freddy J. Rojas, M.Sc.

Freddy J. Rojas, M.Sc. 3

Aire atmosfrico y aire seco

Aire atmosfrico

Nitrgeno

Oxgeno

Otros gases

Vapor de agua

Aire seco


Aire atmosfrico o aire hmedo

Aire atmosfrico = aire seco + vapor de H2O

Mezclas de gases ideales

Propiedades del aire


Temperatura de bulbo seco, (Tbs)

Es aquella indicada por un termmetro

colocado en una mezcla aire seco-

vapor.

En el caso de aire saturado, la Tbs es igual

a la temperatura del punto de roco.


Temperatura de bulbo hmedo, (Tbh)

Es aquella indicada por un termmetro

con bulbo sensor humedecido,

colocado en una corriente de aire

hmedo.

La Tbh no es, estrictamente hablando, una

propiedad del aire, sino que una medida

del efecto del aire sobre el agua cuando

est en ntimo contacto con l.


Temperatura de punto de roco, TR

Se define como la temperatura de saturacin del vapor, correspondiente a la presin parcial de este en la mezcla.

Tambin se define como la temperatura a la cual el vapor empieza a condensarse cuando la mezcla es enfriada isobricamente.

En el punto de roco = 100%.


Relacin de humedad, ()

Se le llama humedad especfica.

Es el peso del vapor de agua por kg de

aire seco, [kg/kgas]


Humedad relativa, ()

Es la relacin de la presin real del

vapor de agua en el aire con la presin

de vapor de agua si el aire estuviera

saturado a la misma temperatura de

bulbo seco, [%]


Volumen especfico, (v)

Es el volumen de aire por kg de aire

seco, [m3/kgas]


Entalpa especfica, (h)

Es el contenido de calor del aire, por kg

de aire seco, [kJ/kgas]

Determinacin de las

propiedades del aire


Ley del gas ideal

TRmVP

TRmVP

vvv

aaa

mRTPV

20 C Tbs

Termmetro V


Presin total

va PPP

Mezcla de gases: Ley de Dalton

Cuando la mezcla se encuentra

a un volumen (Vm) y una

temperatura (Tm)


Humedad especfica del aire

a

v

a

v

P

P

m

m

622,0


Humedad relativa del aire

g

v

g

v

P

P

m

m

Tsatg PP @

Donde:


Humedad especfica y relativa del aire

gP

P

)622,0(


Entalpa total

va HHH ga hhh


Cambio de entalpa del aire seco

TCph aa


Temperatura del aire en aplicaciones de

acondicionamiento de aire

-10 C a cerca de 50 C

Aire seco

T, C Cp, kJ/kg.C -10 1,0038

0 1,0041

10 1,0045

20 1,0049

30 1,0054

40 1,0059

50 1,0065

Ckg

kJCpa

0035,1

Error: < 0,2%


Entalpa del vapor de agua segn tablas

)(),( ThbajoPTh gv 50

T, C

h=constante

s


Entalpa del vapor de agua segn modelo

aproximado

Entalpa del vapor agua a 0C es 2500,9 kJ/kg

Cp promedio del vapor de agua en el intervalo de

temperatura de -10 a 50 C puede considerarse igual

a 1,82 kJ/kg.C

TThg 82,19,2500)(

Donde: T est en C

Temperatura de roco, Tr


AIRE HMEDO

Gotas de

agua lquida

(roco)

T


Carta psicromtrica


Carta psicromtrica

Temperatura de bulbo seco, Tbs

Hum

edad

especfic

a,

Temperatura de bulbo seco, Tbs

Hum

edad

especfic

a,

15C Tr=15C

Tbs=

15

C


Balance de masa

salida

a

entrada

a mm

salida

v

entrada

v mm

Aire seco:

Agua:

salida

a

entrada

a mm


Balance de energa: flujo estable

s

ss

e

eehmWQhmWQ

se EE

Procesos


Acondicionamiento de aire: procesos

Calentamiento

Enfriamiento

Hu

mid

ific

aci

n

De

sh

um

idific

aci

n


Calentamiento

111 ,, T

%801

222 ,, T

Aire

hmedo

12C 30C

2 1

%302

Serpentn de

calentamiento

Calo

r

12

1 2


Calentamiento con humidificacin

%301

Aire

hmedo

10C 22C

2 1

%603 1

Serpentn de

calentamiento

Seccin de

humidificacin

3

2 3

Vapor de agua

Ca

lor

25C

12 23

Seccin de

calentamiento

humidificador


Enfriamiento con deshumidificacin

%1002

Aire

hmedo

14C 30C

x

2

%801

1

Serpentn de

enfriamiento

Remocin de

condensado

1

2

14C

10 ml

15 s

Calo

r

%1002 CT 142

Mezcla adiabtica de corrientes de aire


332211

332211

321

hmhmhm

mmm

mmm

aaa

aaa

aaa

3

1

2

Aire

hmedo

Aire

hmedo

13

32

13

32

2

1

hh

hh

m

m

a

a

x

2

1

1

3

h1

h3

h2

w2

w3

w1

Problemas planteados


Problema:

La habitacin de 5m x 5m x 3m,

contiene aire a 25C y 100 kPa, a

una humedad relativa de 75%.

Determine:

La presin parcial del aire seco

La humedad especfica

La entalpa por unidad del aire seco

Las masas del aire seco y del vapor

de agua kgmkgm

kg

kJh

kg

kg

kPaP

v

a

oaire

oaire

OH

a

30,1

85

8,63

0152,0

62,97

sec

sec

2


Problema:

Mediante un sistema de acondicionamiento de aire se toma aire exterior a 10C y 30% de humedad relativa, a una tasa estable de 45 m3/min y se le acondicionar a 25C y 60% de humedad relativa. El aire exterior se calienta primero hasta 22C en la seccin de calentamiento, despus se humidifica mediante la inyeccin de vapor caliente en la seccin humidificadora. Supngase que todo el proceso sucede a una presin de 100 kPa; entonces determine:

La tasa de suministro de calor en la seccin de calentamiento

El flujo msico del vapor que se requiere en la seccin de humidificacin. min

539,0

min673

kgm

kJQ

w

ent


Problema:

En una unidad de aire acondicionado

de ventana entra aire a 1 atm, 30C y

80% de humedad relativa, a una tasa

de 10 m3/min y sale como aire

saturado a 14C. Parte de la humedad

en el aire que se condensa durante el

proceso se elimina tambin a 14C.

determine:

Tasa de eliminacin de calor

Tasa de eliminacin de humedad del aire

min131,0

min511

kgm

kJQ

w

sal


Problema:

El aire saturado que sale de la seccin de

enfriamiento de un sistema de

acondicionamiento de aire a 14C y a una

relacin de 50 m3/min, se mezcla

adiabticamente con el aire exterior a 32C y

60% de humedad relativa a una relacin de

20 m3/min. Suponga que el proceso de

mezcla se efecta a una presin de 1 atm;

con ello determine:

Humedad especfica

Humedad relativa

Temperatura de bulbo seco

Flujo volumtrico de la mezcla min

1,70

19

%89

0122,0

3

3

3

3

23

mV

CT

kg

kg

a

OH

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