Problemes de Psicrometria i Àbacs Psicromètrics

Problema 11. Càlculs psicromètrics bàsics

Fent ús de l'àbac psicromètric, respon a les qüestions següents:

a)

Durant una jornada hivernal, s'introdueix aire de l'exterior a una temperatura de $0\text{ }^\circ\text{C}$ i amb una humitat relativa del $30\,\%$. Un cop a l'interior, aquest aire s'escalfa fins a assolir els $20\text{ }^\circ\text{C}$. Quina serà la seva humitat relativa final?

%

b)

Si en un dia determinat la temperatura de l'aire és de $20\text{ }^\circ\text{C}$ i la seva humitat relativa és del $40\,\%$, quin és el seu punt de rosada?

c)

Determina la humitat relativa d'una massa d'aire que es troba a $35\text{ }^\circ\text{C}$ sabent que la seva temperatura de punt de rosada és de $28\text{ }^\circ\text{C}$.

%

Problema 12. Evaporació a temperatura constant

En una habitació de dimensions $15 \times 6 \times 3\text{ m}^3$, l'aire es troba a una temperatura de $21\text{ }^\circ\text{C}$ i té una humitat relativa inicial del $20\%$. Considerant que la densitat de l'aire sec és de $1{,}1\text{ kg/m}^3$, calcula quina quantitat d'aigua cal evaporar per augmentar la humitat relativa fins al $60\%$ mantenint la temperatura constant.

Problema 13. Determinació d'humitat relativa

Durant una jornada amb ambient humit a $20\text{ }^\circ\text{C}$ de temperatura ambient, es mesura el punt de rosada refredant la paret d'un recipient metàl·lic fins que es detecta la formació de petites gotes d'aigua sobre la seva superfície exterior. Si aquest fenomen ocorre exactament quan el metall assoleix els $15\text{ }^\circ\text{C}$, troba la humitat relativa de l'ambient fent ús de l'àbac psicromètric.

%

Problema 15. Climatització amb refredament i reescalfament

Aire procedent de l'exterior a $30\ ^\circ\text{C}$ i amb un $90\%$ d'humitat relativa s'introdueix en un climatitzador. En una primera etapa, es rebaixa la seva temperatura fins a $12\ ^\circ\text{C}$ produint-se condensació; posteriorment, s'escalfa fins a $22\ ^\circ\text{C}$ sense variar-ne la humitat absoluta.

Determina:

a)

La humitat relativa final de l'aire condicionat.

%

b)

La quantitat d'aigua (humitat) extreta per cada metre cúbic d'aire tractat, prenent una densitat de l'aire d'$1{,}1\ \text{kg/m}^3$.

Problema 16. Condicionament d'aire d'una sala

En un recinte de dimensions $20 \times 15 \times 4\text{ m}^3$, l'aire es troba a $27\ ^\circ\text{C}$ amb una humitat relativa del $80\%$. Amb la finalitat de millorar les condicions de confort, es pretén rebaixar la temperatura a $24\ ^\circ\text{C}$ i la humitat relativa al $40\%$. Prenent com a dades la densitat de l'aire sec $\rho = 1{,}1\text{ kg/m}^3$, la calor específica de l'aire $c_e = 1{,}040\text{ kJ/(kg}\cdot\text{K)}$ i la calor latent de vaporització de l'aigua $L_v = 2257\text{ kJ/kg}$, determina:

a)

La temperatura de rosada i la pressió de vapor tant en l'estat inicial com en el final (considera les pressions de saturació: $P_{\text{sat}}(27\ ^\circ\text{C}) = 3568{,}1\text{ Pa}$ i $P_{\text{sat}}(24\ ^\circ\text{C}) = 2985{,}8\text{ Pa}$).

b)

La massa total de vapor d'aigua que cal extreure del recinte.

c)

La quantitat de calor sensible i de calor latent que s'ha d'eliminar de la sala per aconseguir aquestes condicions.

Problema 17. Deshumidificació i refrigeració

Una sala té una planta de $8 \times 5\text{ m}^2$ i una alçada de $3\text{ m}$. La temperatura de l'aire és de $28\text{ }^\circ\text{C}$ i la seva temperatura de punt de rosada és de $22\text{ }^\circ\text{C}$. Es vol acondicionar el recinte fins a assolir $25\text{ }^\circ\text{C}$ i una humitat relativa del $40\%$. Considerant una densitat de l'aire sec d'$1{,}1\text{ kg/m}^3$, $c_e = 1{,}04\text{ kJ/(kg}\cdot\text{K)}$, $L_v = 2257\text{ kJ/kg}$ i $P_{\text{sat}}(28\text{ }^\circ\text{C}) = 3783{,}1\text{ Pa}$:

a)

Calcula la humitat relativa inicial i la pressió de vapor d'aigua de l'ambient inicial.

%

b)

Detalla el procés complet de condicionament de l'aire i calcula la quantitat total de calor que s'ha d'extreure de la sala.

Problema 20. Calefacció, barreja i humidificació

L'aire d'una habitació de $4 \times 6 \times 3\text{ m}^3$ es troba a una temperatura de $10\text{ }^\circ\text{C}$ i amb una humitat relativa del $70\%$. Pren com a dades la densitat de l'aire sec $\rho = 1{,}1\text{ kg/m}^3$ i la seva calor específica $c_e = 1040\text{ J/(kg}\cdot\text{K)}$.

a)

S'engega el sistema de calefacció fins que la temperatura arriba a $25\text{ }^\circ\text{C}$. Quina serà la humitat específica i la humitat relativa de l'habitació?

%

b)

Quina quantitat de calor ha aportat el sistema de calefacció?

c)

Suposem que només s'escalfa fins a $25\text{ }^\circ\text{C}$ la meitat del volum d'aire de l'habitació i posteriorment es barreja amb l'altra meitat, que continua en les condicions inicials. Quines seran les propietats higrotèrmiques (temperatura seca, humitat específica i humitat relativa) de la mescla resultant?

%

d)

Partint de les condicions assolides a l'apartat a) ($25\text{ }^\circ\text{C}$, $27\%\text{ HR}$), es connecta un humidificador per fer pujar la humitat relativa fins al $50\%$ mitjançant un procés aproximadament isentàlpic. Fins a quina temperatura descendirà l'aire de l'habitació i quanta aigua caldrà evaporar?