O Relatório Desumidificação

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI DIAMANTINA – MINAS GERAIS www.ufvjm.edu.br

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DESUMIDIFCAÇÃO

Docente: João Vinícios Wirbitzki da Silveira

Disciplina: Laboratório de Engenharia Química I

Discentes:

Elias Cristovam de Souza Júnior

Lorena Vieira Rabelo

Lorrayne Silva dos Santos

Luiz Augusto Fernandes da Silva

Thaís Rocha de Oliveira

Diamantina

2014

Elias Cristovam de Souza Júnior

Lorena Vieira Rabelo

Lorrayne Silva dos Santos

Luiz Augusto Fernandes da Silva

Thaís Rocha de Oliveira

TROCADOR DE CALOR

Trabalho apresentado no curso de Engenharia Química como requisito da disciplina Laboratório de Engenharia Química I.

   Profo. João Vinícios Wirbitzki da Silveira

Diamantina

 20 de Junho de 2014.

1 INTRODUÇÃO

Os produtos químicos são amplamente utilizados na fabricação de bens de consumo, bem como na indústria, agricultura e construção. Para uma produção satisfatória, é necessário assegurar que apenas a quantidade correta de umidade seja permitida nos ambientes de produção e processamento. Desumidificadores são frequentemente utilizados para alcançar este objetivo.

Ao longo das etapas de fabricação de produtos químicos podem ser movidos de uma instalação de produção para outra. Portanto, os níveis de umidade devem também ser rigorosamente controlados enquanto os produtos químicos e os produtos fabricados quimicamente são transportados.

Os processos de umidificação e desumidificação são processos que envolvem simultaneamente transferência de calor e massa e nos quais geralmente estão envolvidos dois componentes e duas fases, sendo um deles á agua.

A umidificação trata-se basicamente do aumento da umidade absoluta de um gás, que ocorre devido a passagem de vapor para corrente gasosa através do contato com um líquido em maior temperatura. Sendo assim, a transferência de calor ocorre da fase líquida para a fase gasosa. Este processo visa controlar a umidade de um ambiente e resfriar e recuperar água do processo mediante contato com ar de baixa umidade.

No caso da desumidificação ocorre o processo inverso. Há uma retirada de vapor de uma fase gasosa através do contato com um líquido mais frio e a transferência de calor ocorre da fase gasosa para a fase líquida. A desumidificação é usada no processo de condicionamento de ar e pode ser usada para recuperação de solventes em processos.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Os principais equipamentos utilizados na desumidificação podem ser divididos em duas categorias: desumidificadores por contato direto e desumidificadores de superfície.

Os desumidificadores por contato direto incluem as torres de recheio, câmaras horizontais e colunas de spray. Neles ocorre a entrada de um líquido frio em contato com um gás úmido quente a ser desumidificado. Quando o gás efluente já está seco, é reaquecido até a temperatura desejada. (SILVEIRA, et. al., 2013)

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Figura 1: Esquema de operação de uma torre de recheio

Os desumidificadores de superfície geralmente são equipamentos de serpentina, nos quais circulam fluidos refrigerantes. Neste caso, o ar úmido entra e atravessa o interior do equipamento, fazendo com que ocorra troca de calor com o refrigerante. Como resultado desse processo, o ar se condensa. (SILVEIRA, et. al., 2013)

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Figura 2: Desumidificador de serpentina

Para o estudo do processo de desumidificação também é necessário o estudo da psicrometria. A psicrometria é o estudo da mistura de ar e vapor d’água, isto é, o estudo do ar úmido. Portanto, a desumidificação se encaixa como um processo psicrométrico.

A carta psicrométrica é um gráfico que apresenta as propriedades de misturas vapor d’água-ar e é muito usada no condicionamento de ar. A imagem abaixo representa um modelo de carta psicrométrica:

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Figura 3: Carta psicrométrica

Alguns conceitos são muito importantes para caracterizar um gás úmido, como os descritos a seguir:

• Umidade absoluta: a massa de vapor que acompanha a unidade de massa de ar isento de vapor.
• Umidade relativa: é a razão entre a pressão parcial do vapor e a pressão parcial do líquido puro.
• Volume específico do ar seco (Vs): é o volume ocupado por unidade de massa de ar isento de umidade.
• Volume específico do ar seco (Vs): é o volume ocupado por unidade de massa de ar isento de umidade.
• Volume específico do ar úmido (Vm): é o volume da mistura de ar-vapor d’água por unidade de massa de ar seco.
• Capacidade calorífica do ar úmido (s): é o calor necessário para elevar de um grau a unidade de massa de ar e do vapor que o acompanha.
• Capacidade calorífica do ar úmido (s): é o calor necessário para elevar de um grau a unidade de massa de ar e do vapor que o acompanha.
• Entalpia do ar seco (Hs): entalpia da unidade de massa de ar isenta de umidade.
• Entalpia do ar saturado (Hsat): é a entalpia da unidade de massa de ar mais a entalpia do vapor saturado que o acompanha.
• Temperatura de saturação adiabática (Tsat): é a temperatura na qual uma dada mistura de vapor e ar se torna saturada num processo adiabático.
• Temperatura de bulbo seco (TbS): é a temperatura que se obtém colocando o bulbo do termômetro seco em contato com o ar. A medida é feita após atingir o equilíbrio.
• Temperatura do ponto de orvalho (To): É a temperatura em que se principia a condensação do vapor quando a fase gasosa é resfriada sob pressão constante.
• Temperatura de bulbo úmido (TbU): é a temperatura de equilíbrio dinâmico que a superfície de água atinge quando a taxa de transferência de calor para a superfície (por convecção) se iguala ao consumo por transferência de massa da superfície para o ambiente.

Na versão da carta psicrométrica apresentada na figura 3, é possível verificar que a temperatura de bulbo seco do ar se inicia no eixo x e termina no eixo y. A temperatura de bulbo úmido (°C), umidade relativa (%) e entalpia (kJ/kg) são as variáveis dependentes na carta. (PINHEIRO, 2011).

No canto superior esquerdo observa-se as réguas que mostram os valores de volume específico do ar seco (m³/kg) e entalpia específica do ar seco (kJ/kg). As curvas representadas no gráfico mostram os valores de umidade relativa do ar, que varia em função da temperatura do ar e de seu volume específico. No canto direito da carta tem-se os valores de pressão de vapor (kPa) para uma determinada temperatura. (PINHEIRO, 2011)