Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

755
CAPÍTULO 14
EJEMPLO 14-7 Enfriamiento evaporativo con un turbante
Los habitantes del desierto suelen envolverse la cabeza con turbante empapado
en agua (Fig. 14-28). En un desierto en donde la presión atmosférica
es de 1 atm, la temperatura es de 120 °F y la humedad relativa es de 10 por
ciento, ¿cuál es la temperatura de esta tela?
Solución Los habitantes del desierto suelen envolverse la cabeza con un
turbante de tela porosa empapada en agua. Se debe determinar la temperatura
de esta tela en un desierto con una temperatura y una humedad relativa
determinadas.
Suposición El aire sale saturado de la tela.
Análisis En la figura 14-28 se puede seguir el proceso. Como la tela se comporta
como la mecha de un termómetro de bulbo húmedo, la temperatura
de la tela será la temperatura de bulbo húmedo. Si suponemos que el agua
líquida se suministra a una temperatura no muy diferente de la temperatura
de salida de la corriente de aire, el proceso de enfriamiento evaporativo sigue
una línea de temperatura de bulbo húmedo constante en la carta psicrométrica.
Es decir,
FIGURA 14-28
Turbante del que se habla
en el ejemplo 14-7.
@ Glowimages/Getty RF.
T bh constante
La temperatura de bulbo húmedo a 1 atm, 120 °F y 10 por ciento de humedad
relativa se determina en la carta psicrométrica como
T 2 T bh 73.7 °F
Este proceso se puede representar como un proceso de enfriamiento evaporativo
como se muestra en la figura.
Comentario Observe que, para aire saturado, las temperaturas de bulbo
húmedo y seco son idénticas. Por lo tanto, la temperatura mínima a la cual
se puede enfriar el aire es la temperatura de bulbo húmedo. También observe
que la temperatura del aire desciende en este caso tanto como 46 °F por
enfriamiento evaporativo.
Mezclado adiabático de flujos de aire
En muchas aplicaciones del acondicionamiento de aire es necesario el mezclado
de dos flujos de aire. Esto es particularmente cierto en los grandes edificios,
la mayor parte de las plantas de producción y procesamiento y los hospitales,
donde es preciso que el aire acondicionado se mezcle con una fracción
del aire fresco exterior antes de enviarse a los espacios habitados. La mezcla
se consigue combinando simplemente los dos flujos de aire, como se indica en
la figura 14-29.
El intercambio de calor con los alrededores suele ser pequeño y, por lo
tanto, puede suponerse que el proceso de mezclado es adiabático. En general,
los procesos de mezclado no implican interacciones de trabajo, y los cambios
en las energías cinética y potencial, si los hay, son despreciables. En ese caso,
los balances de masa y de energía para el mezclado adiabático de dos flujos
de aire se reducen a
Masa de aire seco: m a 1
m a 2
m a 3
(14-21)
Masa de vapor de agua: 1 m a 1
2 m a 2
3 m a 3
(14-22)
Energía: m a 1
h 1 m a 2
h 2 m a 3
h 3
(14-23)
ω 1
h 1
1
3
Sección ω 3
de mezclado h 3
2
ω 2
h 2
h
h 2 – h 3
2
h 3
C
h 1
2
3 ω 2 – ω 3
h 3 – h 1 A
B
1 D
ω 1
ω 2
ω 3
ω 3 – ω 1
FIGURA 14-29
Cuando dos flujos de aire en los estados
1 y 2 se mezclan adiabáticamente,
el estado de la mezcla se ubica sobre
la línea recta que conecta los dos estados.