Laboratório de Ciências Térmicas DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE MECÂNICA CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO NOTAS DE AULA DE SISTEMAS TÉRMICOS II

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1 Laboratório de Ciências Térmicas DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE MECÂNICA PARANÁ CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO PARANÁ NOTAS DE AULA DE SISTEMAS TÉRMICOS II Prof. Cezar O. R. Negrão, PhD Agosto de 2001

2 Notas de Aula Sistemas Térmicos II Introdução 1.1 Noções de Conforto Térmico 1.2 Noções de Carga Térmica ÍNDICE 2.0 Psicrometria Básica 2.1 Introdução 2.2 Composição do Ar 2.3 Carta Psicrométrica 2.4 Lei da Linha Reta 2.5 Medições Psicromátricas 2.6 Comparação entre as Cartas da Carrier e da ASHRAE 3.0 Psicrometria Aplicada a Processos de Condicionamento de Ar 3.1 Mistura de Dois Jatos de Ar 3.2 Processos Básicos de Condicionamento de Ar 3.3 Processos Psicrométricos em Equipamentos de Condicionamento de Ar 3.4 Exemplos

3 Notas de Aula Sistemas Térmicos II 3 Capítulo 1 INTRODUÇÃO Em geral, disciplinas de Refrigeração e Condicionamento de Ar são oferecidas juntas, uma vez que são áreas correlatas. Condicionamento de Ar Refrigeração Aquecimento, Umidificação e Controle da Qualidade do Ar. Resfriamento e Desumidificação Processamento e Conservação de alimentos, indústrias químicas, de petróleo, etc. Refrigeração: Arte ou Ciência que se ocupa com o resfriamento de corpos ou fluidos a temperaturas inferiores àquelas disponíveis nas vizinhanças de um determinado lugar, num determinado período. Objetivo Inicial: Produção de Frio para armazenagem de alimentos. Aplicações: - Armazenamento e distribuição de alimentos - Processamento de alimentos (laticínios, bebidas, etc.) Condicionamento de Ar: O Condicionamento de Ar é o resultado de uma aplicação específica da Refrigeração. Objetivo Inicial: Atender condições de conforto térmico humano. Aplicações: - Condicionamento Industrial (Metrologia, Imprensa, Têxtil, etc.) - Condicionamento Residencial (Condicionador de ar de janela). - Condicionamento de Veículos (Rápida variação de carga térmica). 1.1 Noções de Conforto Térmico O objetivo primário do condicionamento de ar é o conforto térmico. O Corpo Humano: - É uma máquina térmica ineficiente. - Excelente regulador da sua própria temperatura.

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5 Notas de Aula Sistemas Térmicos II 5 Funções térmicas do corpo. Balanço de Energia em Regime Permanente do Corpo Humano M - W = D +/- S = E + R + C + RE +/- S onde, M Metabolismo W Trabalho produzido D Calor dissipado (E + R + C + RE) E Evaporação R Radiação C Convecção RE Respiração S Taxa de variação da energia armazenada pelo corpo. Metabolismo: Processo pelo qual o corpo converte energia dos alimentos em calor e trabalho. Eficiência do Corpo: 15 a 20% no máximo 1% atividade leve Taxa de Liberação de Calor: - Sedentário 120W - Atividade intensa: 440W Convecção Onde, h - coeficiente de convecção A - área superficial C = ha (T c - T a )

6 Notas de Aula Sistemas Térmicos II 6 Radiação T c - temperatura superficial do corpo ou vestimenta T a - temperatura do ar 4 4 R ( T c T p ) T p - temperatura das paredes vizinhas ao corpo Evaporação E = h lv AK d [ w T ) w ( T )] sat ( c s a h lv - calor latente de vaporização da água. A - área do corpo. K d - Coeficiente de difusão. w sat Conteúdo de umidade do ar avaliado na temperatura da superfície do corpo. w s Conteúdo de umidade do ar atmosférico. O conteúdo de umidade do ar está diretamente relacionado com a pressão parcial do vapor d água. Fatores que influenciam o conforto térmico: L = L( T, T, w, v, Atividade, Vestuário) p a onde w é a umidade absoluta (kg s /kg a ) e v a é a velocidade do ar. 1.2 Noções de Carga Térmica a Carga Térmica é a quantidade de calor a ser retirada de um ambiente que deve ser mantido numa certa condição ambiental. Ganhos de calor para o ambiente: 1) Transmissão através de superfícies opacas: (Convecção + Radiação) > Condução > (Convecção + Radiação); 2) Transmissão através de superfícies transparentes: Radiação Solar; 3) Ganhos Internos: Pessoas, Equipamentos, Iluminação, etc.; 4) Infiltração de Ar.

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