AIRE Problemas Resueltos P1 [PDF]

Zitiervorschau

Universidad Tecnológica de Panamá Curso de Aire Acondicionado y Ventilación Problemas Resueltos Prof. Ing. Roman Altamiranda

Problema Pita 7.2. Se Calienta aire a 40°F BS y 60% HR mediante una resistencia eléctrica, hasta 80°F. Encontrar el punto de rocío, la temperatura de BH y la HR del aire que sale del calentador. Trazar la línea de proceso en la carta psicrométrica. Solución: Datos: TBS1 = 40°F; HR1 = 60% TBS2= 80°F Se trata de un proceso de calentamiento sensible, entonces para las propiedades termodinámicas se comportan así: TBS2 > TBS1; HR2 < HR1; W2 = W1; y h2 > h1.

T1

T2

Por la carta psicrométrica: Tw2 = 28°F; TBH2 = 54°F; HR2 = 15%

Problema Pita 7.4. Se enfría y deshumidifica aire que inicialmente está a 90°F BS y 70°F BH, llegando a 56°FBS y 54°F BH. Trazar la línea de proceso en la carta psicrométrica y calcular el calor sensible, latente y total que se elimina por libra de aire seco. Solución: Datos:

Q Latente

Q sensible

TBS1 = 90°F; TBH1 = 70°F

1

TBS2 = 56°F; TBH2 = 54°F Por carta psicrométrica, se ecuentran las siguientes propiedades:

2

a

W1 = 80 granos/lb AS; h1 = 34 BTU/h W2 = 60 granos/lb AS; h2 = 22.6 BTU/h

𝑄𝑠 = 0.24 𝑚𝑎 (𝑇𝐵𝑆1 − 𝑇𝐵𝑆2) = (0.24)(1.0)(90 − 56) = 8.16 𝑄𝐿 = 1 055 𝑚𝑤 = (1 055) (

𝐵𝑇𝑈 ℎ

𝑚𝑎 (𝑊2′ − 𝑊1′ ) 𝐵𝑇𝑈 ) = 0.15 𝑚𝑎 (𝑊2′ − 𝑊1′ ) = 3 7 000 ℎ

𝑄𝑇 = 𝑚𝑎 (ℎ1 − ℎ2 ) = (1. )(34 − 22.6) = 11.4

𝐵𝑇𝑈 ℎ Página | 1

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Problema Pita 7.6. Un serpentín de enfriamiento lleva a 5 000 CFM de aire desde 80°F BS y 70% HR a 58°F BS y 56.5°F BH. Calcular la carga de calor sensible, latente y total del serpentín y los litros de humedad eliminada por hora. Solución: Datos: TBS1 = 80°F; HR1 = 70%; CFM = 5 000 CFM; TBS2 = 58°F y TBH2 = 56.5°F Utilizando la carta psicrométrica: W1’ = 95 granos/lb AS; W2’ = 65 granos/lb AS; h1 = 34 BTU/h; h2 = 24.1BTU/h 𝑄𝑠 = 1.1 𝐶𝐹𝑀 (𝑇𝐵𝑆1 − 𝑇𝐵𝑆2) = (1.1)(5 000)(80 − 58) = 121 000 𝑄𝐿 = 0.68 𝐶𝐹𝑀 (𝑊1′ − 𝑊2′ ) = (0.68)(5 000)(95 − 65) = 102 000 𝑄𝑇 = 4.5 𝐶𝐹𝑀 (ℎ1 − ℎ2 ) = (4.5)(5 000)(34 − 24) = 225 000 𝑚𝑤 =

𝐵𝑇𝑈 ℎ

𝐵𝑇𝑈 ℎ

𝐵𝑇𝑈 ℎ

𝐶𝐹𝑀 (𝑊2′ − 𝑊1′ ) (5 000)(95 − 65) 𝑙𝑏 𝐻20 = = 96.4 1 556 1 556 ℎ

Como una libra de H2O, tiene volumen de 13.3 ft3, el volumen de agua sería = 1 282 ft3/h. Como 1 ft3 es 23.317 litros, el volumen removido de agua es = 29 892 litros/h Problema Pita 7.8 Un recinto tiene una ganacia de calor sensible de 83 000 BTU/h y de calor latente de 31000 BTU/h. Calcular la relación de calor sensible del recinto (RSHR). Solución: Por definición la RSHR tiene la siguiente ecuación: 𝑅𝑆𝐻𝑅 =

𝑅𝑆𝐻𝐺 83 000 = = 0.73 𝑅𝑆𝐻𝐺 + 𝑅𝐿𝐻𝐺 83 000 + 31 000

Problema Pita 7.10. Un día en el que la presión barométrica es 14.68 psi, la presión parcial del vapor de ague en el aire es 0.17 psia. Mediante ecuaciones, calcular la relación de humedad. Solución: La presion barométrica se define con la siguiente ecuación: 𝑃 = 𝑃𝑎 + 𝑃𝑤 La Relación de humedad se define con la ecuación: 𝑊 = 0.622

𝑃𝑤 𝑃𝑤 𝑙𝑏𝑠 𝐻20 = 0.622 = 0.00728 𝑃𝑎 𝑃 − 𝑃𝑤 𝑙𝑏𝑠 𝐴𝑆 Página | 2

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Problema Pita 7.14. Un recinto tiene las siguientes condiciones de diseño: 78°F BS y 50% HR, RSHG = 18000 BTU/h y RLHG = 8000 BTU/h. Una unidad de acondicionamiento de aire suministra 900 CFM de aire al recinto, a 58 °F BS y 56 °F BH. ¿Mantendrá la unidad las temperaturas de BS y BH del recinto? ¿Cuáles son las condiciones aproximadas que se mantienen en el recinto? Solución: Se requiere calcular los CFM de suministro necesarios para mantener las condiciones del recinto: 𝐶𝐹𝑀𝑆 =

𝑄𝑆 18 000 = = 818 𝐶𝐹𝑀 1.1 (𝑇𝐵𝑆𝑅 − 𝑇𝐵𝑆𝑆) 1.1 (78 − 58)

Como los CFM que ofrece la máquina exceden los CFM requeridos calculados, entonces la máquina no podrá mantener las temperaturas de BS y BH del recinto. Obtenemos la RSHR 𝑅𝑆𝐻𝑅 =

𝑅𝑆𝐻𝐺 18 000 = = 0.7 𝑅𝑆𝐻𝐺 + 𝑅𝐿𝐻𝐺 18 000 + 8 000

Para los CFM que entrega la máquina, la temperatura será: 𝑇𝐵𝑆𝑅 =

𝑄𝑠 18 000 + 𝑇𝐵𝑆𝑆 = + 58 = 76°𝐹 (1.1)(900) 1.1 𝐶𝐹𝑀𝑆

Trazando la línea RSHR, a partir del punto de las propiedades de suministro, se encuentra que la HR es de 55%, y la TBH será de 65°F. Problema Pita 7.20. Un recinto con aire acondicionado tiene una carga de enfriamiento sensible de 200 000 BTU/h y una carga de enfriamiento latente de recinto de 50000 BTU/h. Se mantiene a 76°F BS y 64°F BH. 1200 CFM escapan a través de fisuras y campanas en el recinto, o bien a través de una salida de escape de aire. Esto significa que el flujo de aire exterior es 1200 CFM. El aire exterior que está a las condiciones de diseño de 95°F BS y 76°F BH, se mezcla con el aire de retorno antes de entrar a la unidad de acondicionamiento. Solución para cada pregunta: A. Hace un esquema de la disposición de equipos y ductos, indicando la información conocida.

AE

1

3

2

A/A AR

AA

AS

Recinto

7

5 6

4 Página | 3

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Datos conocidos: RSHG = 200 000 BTU/h; RLHG = 50 000 BTU/h TBS5 = TBS4 = TBS7 = TBS6 = 76°F ; TBH5 = TBH4 = TBH7 = TBH6 = 64°F; TBS1 = 95°F ; TBH1 = 76°F. CFM1 = CFM6 = 1 200 CFM B. Calcular la relación de calor sensible del recinto (RSHR). 𝑅𝑆𝐻𝑅 =

𝑅𝑆𝐻𝐺 200 000 = = 0.8 𝑅𝑆𝐻𝐺 + 𝑅𝐿𝐻𝐺 200 000 + 50 000

C. Calcular el flujo necesario de aire de suministro, en CFM, si su temperatura es de 60 °F BS. 𝐶𝐹𝑀3 =

𝑄𝑆 200 000 = = 11,364 𝐶𝐹𝑀 1.1 (𝑇𝐵𝑆5 − 𝑇𝐵𝑆3) 1.1 (76 − 60)

D. Calcular la carga de enfriamiento de aire exterior en BTU/h y en toneladas.

1

2 W 4,5,6,7

3

x TBS

Considerando que el punto dos es la suma de corrientes de aire de ventilación y retorno, hallamos la temperatura del aire de 2. 𝑇𝐵𝑆2 =

(𝐶𝐹𝑀1 𝑥 𝑇𝐵𝑆1 ) + (𝐶𝐹𝑀7 𝑥 𝑇𝐵𝑆7 ) 𝐶𝐹𝑀2

𝑇𝐵𝑆2 =

(1 200)(95) + (10 164)(76) 11 364 TBS2 = 78°F

De la carta psicrométrica, se obtienen: h1 = 39.5 BTU/h; h2 = 30.3 BTU/h Página | 4

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𝑄𝑇 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 = 4.5 𝐶𝐹𝑀1 (ℎ1 − ℎ2) = (4.5)(1 200)(39.5 − 30.3) = 49 680

𝐵𝑇𝑈 = 4.14 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 ℎ

E. Calcular la carga total de enfriamiento en BTU/h y en toneladas. De la carta psicrométrica, se obtienen: h3 = 24.6 BTU/h 𝑄𝑇 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 4.5 𝐶𝐹𝑀3 (ℎ2 − ℎ3) = (4.5)(11 364)(30.3 − 24.6) = 291 487

𝐵𝑇𝑈 = 24.29 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 ℎ

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