ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULT FACULTAD AD DE INGENIERÍA MECÁNICA VENTILACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO
RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS
EDWIN HERNAN GUEVARA GUEVARA
Quito S!"ti!#$%! &'()
PRO*LEMAS UTILI+ANDO LAS CARTAS SICROMÉTRICAS 1.-
Se tiene aire cuyas condiciones iniciales son: Tbs = 40ºF y HR = 60%; y al asar or un calentador !u"idi#icador$ sus condiciones #inales son: Tbs = 0ºF y HR = &0%$ calcular: a' ()ua a)re)ada b' *a"bio de +olu"en c' *a"bio total de calor a)re)ado d' *alor sensible a)re)ado e' *alor latente a)re)ado
30,6 BTU/lb aire seco
20,3 BTU/lb aire seco 13 BTU/lb aire seco 80%
88 granosH2O/lb aire seco
60%
l s
22 granosH2O/lb aire seco
12,65 70ºF 40ºF
granos H 2 O
1 lbH 2 O
a'
∆ w =( 88 −22 )
b'
pie pie =0,95 ∆ v =( 13,6 − 12,65 ) lbaire seco lb aire seco
c'
Q T =( 30,6−13 )
lb aire seco
3
x
7000 granos H 2 O
3
BTU BTU =17,6 lbaire seco lb aire seco
=0,0094
13,6
lbH 2 O lbaire seco
BTU BTU =7,3 lb aire seco lbaire seco
d'
Q s= ( 20,3−13 )
e'
Q l= ( 30,6 −20,3 )
,.-
BTU BTU =10,3 lb aire seco lb aire seco
*ierta cantidad de aire se en#ra de Tbs = &0ºF y HR = 0% a Tbs = 6ºF; encontrar: a' Te"eratura #inal de roco b' Te"eratura #inal del bulbo !/"edo c' Hu"edad Relati+a d' *alor sensible re"o+ido 31,5 BTU/lb aire seco 27,7 BTU/lb aire seco
50% 61,8ºF & s 5!,8ºF
65ºF 80ºF
a'
T frocio =59,8 ° F
b'
T fbh= 61,8 ° F
c'
HR =83
d'
Q s= (31,5 −27,7 )
BTU BTU =3,8 lbaire seco lb aire seco
.-
2licar el roceso se)uido ara ba3ar la te"eratura de Tbs = 0ºF y HR = 100% a Tb! = 4&ºF y HR = 40%$ e indicar cuanto calor y cuanta !u"edad se retiran$ to"ando en cuenta ue se "ane3an 45 libras!ora de aire; ta"bi7n indicar las te"eraturas del roco inicial y #inal. 34,1 BTU/lb aire seco
21,4 BTU/lb aire seco 1!,2 BTU/lb aire seco 100% 110 granosH2O/lb aire seco
70ºF 40% l 48ºF 35ºF
s
65ºF a'
Q T =( 34,1−19,2 )
30 granosH2O/lb aire seco
70ºF
BTU BTU =14,9 lb aire seco lb aire seco
b'
∆ w =( 110−30 )
∆ w =5,68
c'
granos H 2 O lbaire seco
lbH 2 O h
T frocioinicial=70 ° F T frociofinal =35 ° F
x
1 lbH 2 O 7000 granos H 2 O
=0,011
lbH 2 O lb aire seco
x 497
lb aire seco h
4.-
l aire e2terior est8 a Tbs = 10ºF y HR = 60%; asa a tra+7s de un calentador !u"idi#icador y sale a Tb! = ºF y HR = &0% a' 9ra#icar el roceso en la carta sicro"7trica b' a cantidad de !u"edad aadida c' a cantidad de calor aadida d' a te"eratura del unto de escarc!a en la condici
20,3 BTU/lb aire seco 3,2 BTU/lb aire seco 75ºF 80% 73ºF
124 granosH2O/lb aire seco
60%
l s 10ºF
80ºF
6 granosH2O/lb aire seco
.-
granos H 2 O
b'
∆ w =( 124 −6 )
c'
Q T =( 38,6−3,2 )
d'
T frociofinal =73 ° F
lb aire seco
x
1 lbH 2 O 7000 granos H 2 O
= 0,017
lbH 2 O lb aire seco
BTU BTU =35,4 lb aire seco lb aire seco
Se desea des!u"idi#icar el aire desde Tbs = &0ºF y HR = &0% a una condici
25,1 BTU/lb aire seco 20,3 BTU/lb aire seco 80%
124 granosH2O/lb aire seco
50%
l s 60ºF
80ºF
38 granosH2O/lb aire seco
b'
granos H 2 O
1 lbH 2 O
lbH 2 O
3
pie =0,0123 ∆ w =( 120 −38 ) x x 1200 x lb aire seco 7000 granos H 2 O lb aire seco min
3
kg 2,205 lb 60 min 1m x 1,2928 3 x x x 1 kg 1h ( 3,28 pie )3 m ∆ w =71,54
c'
FCS =
lbH 2 O h
Qs QT
Q s= ( 25,1−20,3 )
BTU BTU = 4,8 lb aire seco lb aire seco
Q T =( 38,6−20,3 )
BTU BTU =18,3 lbaire seco lb aire seco
BTU lb aire seco = 0,26 FCS = BTU 18,3 lbaire seco 4,8
d' 6.-
Q s= 4,8
BTU lb aire seco
Se tiene aire cuya te"eratura del bulbo seco es ºF y Hr = &0%$ se calienta y se a)re)a a)ua !asta ue se tiene una te"eratura del bulbo seco de 0ºF y Hr = 0%. *alcular: a' la cantidad de a)ua ue se a)re)a roceso$ el calor total a)re)ado$ c' el calor sensible y calor latente 20,7alBTU/lb aire b' seco 25,5 BTU/lb aire seco a)re)ados.
12,2 BTU/lb aire seco 80% 50% 54 granosH2O/lb aire seco
l s
35ºF
70ºF
24 granosH2O/lb aire seco
.-
granos H 2 O
1 lbH 2 O
a'
∆ w =( 54 −24 )
b'
Q T =( 25,5−12,2 )
BTU BTU =13,3 lb aire seco lbaire seco
c'
Q s= ( 20,7−12,2 )
BTU BTU = 8,5 lb aire seco lbaire seco
Q l=( 25,5 −20,7 )
BTU BTU = 4,8 lb aire seco lb aire seco
lb aire seco
x
7000 granos H 2 O
=0,00429
lbH 2 O lb aire seco
n teatro de di"ensiones 1&2126 "$ se encuentra saturado de aire con 4&0 )r de +aor de a)ua$ a una te"eratura de ,1º*$ si se desea dis"inuir la !u"edad relati+a !asta un 40% a la "is"a te"eratura$ >cu8ntos )r de +aor de a)ua debe"os absorber?
100% 70ºF
3
=18 x 15 x 6 m
3
=1620 m
40% l
HR =1=
x
! x = 0,296
480 gr 1620 m
gr m
3
3
70ºF
HR =0,4 =
"
! " = 0,119
480 gr 1620 m
∆ = x − " = 0,177
gr 3
m
3
gr m
! Se #ebe absorber 0,177 3
gr m
3
#e vapor
$ara expresar la resp%es&a en f%ncion #el vol%men #el &ea&ro se &iene:
0,177
gr 3
m
3
x 1620 m ' en&onces se#ebe absor ber 286,74 gr #e vapor #eag%a
&.-
@adas la cantidad total del aire necesario 1000 *FA$ a Tbs = 4$,º* B5$6ºF'; Tb! = ,4º*B$,ºF'; la cantidad de aire de retorno es &,00 *FA y las te"eraturas de este aire de retorno es Tbs = ,º*BºF'; Tb! = 1º*B5ºF'; Hallar las te"eraturas del bulbo seco y del bulbo !/"edo de la "eCcla.
aire #ere&orno =
8200 CF( 10500 CF(
75,2ºF
=0.78 ! 78
5!ºF
63ºF
93,56 ° F − 77 ° F =16.56 ° F
l s
80,64ºF 77ºF !3,56ºF
16.56 ° F x 0,78=12.92 ° F
! 93,56 ° F −12,92 ° F =80,64 ° F =T bs T bs=80,64 ° F
T bh=63 ° F
5.-
Se desea cli"atiCar un a"biente a las condiciones de con#ort en in+ierno$ con ,0&00 DT!$ el aire a"biente se encuentra a 14º* B$,ºF' de Tbs y 5$º* B45$1ºF' de Tb!. >*u8nto calor sensible y cuanto calor latente se debe adicionar?
24,5 BTU/lb aire seco 23,2 BTU/lb aire seco
57ºF
BTU BTU =3,4 Q s= ( 23,2−19,8 ) 1!,8 BTU/lb aire seco lb aire seco lb aire seco
40%
BTU BTU =1,3 Q l= ( 24,5 −23,2 ) lbaire seco lb aire seco
l
Q T =( 24,5−19,8 )
BTU BTU = 4.7 lb aire seco lb aire seco
4!,1ºF s 57,2ºF
72ºF
BTU lb aire seco =0,72 FCS = BTU 4.7 lbaire seco 3,4
Q s= 0,72 x 20800
BTU BTU =14976 h h
Q l= 0,28 x 20800
BTU BTU =5824 h h
20,7BTU/lb aire seco 100%
12,2 BTU/lb aire seco
25,5BTU/lb aire seco
80% 50% Se tiene aire cuya te"eratura del bulbo seco es ºF y HR = &0%$ se
10.-
54 granosH2O/lb aire secoue se tiene una te"eratura del bulbo calienta y se a)re)a a)ua !asta
l 0ºF y HR = 0%$ calcular a'.- el ca"bio de la resi
el ca"bio de +olu"en de la "eCcla durante el roceso; d' el calor total 12,55 13,5 35ºF
70ºF
a)re)ado; e' el ca"bio del calor sensible; #' el ca"bio de calor latente
a'
$sa& = 0,36 psia
$v $v HR = ! 0,5= ! $v =0,5 x 0,36 psia 0,36 psia $ sa& $v =0,18 psia
granos H 2 O
1 lbH 2 O
b'
∆ w =( 54 −24 )
c'
pie pie =0,95 ∆ v =( 13,5 −12,55 ) lbaire seco lb aire seco
d'
Q T =( 25,5−12,2 )
BTU BTU =13,3 lb aire seco lbaire seco
e'
Q s= ( 20,7−12,2 )
BTU BTU = 8,5 lb aire seco lbaire seco
#'
Q l=( 25,5 −20,7 )
BTU BTU = 4,8 lb aire seco lb aire se co
lb aire seco
x
3
11.-
7000 granos H 2 O
=0,00429
lbH 2 O lb aire seco
3
Se asa inicial"ente a 50ºF del bulbo seco y 0ºF del bulbo !/"edo$ a tra+7s de un serentn de en#ria"iento con un unto de roco de 0ºF; y el aire sale a &ºF$ calcular: a' el #actor de Dy-ass; b' el #actor de calor sensible; c' el calor total re"o+ido or el serentn; d' el #actor de calor sensible 31 BTU/lb aire seco 34 BTU/lb aire seco 23 BTU/lb aire seco 70ºF 1 0ºF &ºF
50ºF
l
2 s 50ºF 2"
50ºF
" =¿
a'
T 2 −T 2 ) 58−50 = =0,2 T 1− T 2 ) 90−50 F ¿
58ºF
!0ºF
b'
FCS =
Qs QT
Q s= (31 −23 )
BTU BTU =8 lb aire seco lbaire seco
Q T =( 34 −23 )
BTU BTU =11 lb aire seco lb aire seco
BTU lbaire seco =0,73 FCS = BTU 11 lb aire seco 8
c'
Q T =( 34 −23 )
BTU BTU =11 lb aire seco lb aire seco
BTU lbaire seco =0,73 FCS = BTU 11 lb aire seco 8
d'
1,.-
2licar el roceso se)uido ara ba3ar la te"eratura de Tbs = 0ºF y HR =100% Hasta la Tb! = 4&ºF y HR = 40%$ e indicar cuantas libras de aire or !ora se deben "ane3ar ara retirar 40 DT! de calor y 5 )ranos de !u"edad
34,1 BTU/lb aire seco
100% 21,4 BTU/lb aire seco
70ºF
40%
54 granosH2O/lb aire seco
1!,2 BTU/lb aire seco l 48ºF s 60ºF 70ºF
24 granosH2O/lb aire seco
Q s= ( 21,4−19,2 )
BTU BTU = 2,2 lb aire seco lbaire seco
Q l=( 34,1− 21,4 )
BTU BTU =12,7 lb aire seco lbaire seco
Q T =( 34,1−19,2 )
BTU BTU =14,9 lb aire seco lb aire seco
BTU lbaire seco h lbaire seco = = 500 x h BTU h lb aire seco 7450
∆ w =( 54 −24 )
1.-
granos H 2 O lb aire seco
=30
granos H 2 O lb aire seco
Se desea des!u"idi#icar el aire desde Tbs = &0ºF y HR = &0% a una condici
124 granosH2O/lb aire seco
l
granos H 2 O
1 lbH 2s O
38 granosH2O/lb aire seco
lbH 2 O
3
pie =0,0123 ∆ w =( 120 −38 ) x x 1200 x lb aire seco 7000 granos H O lb aire seco min 2 60ºF 80ºF 3
kg 2,205 lb 60 min 1m x 1,2928 3 x x x 1 kg 1h ( 3,28 pie )3 m ∆ w =71,54
14.-
lbH 2 O h
l aire e2terior en una cierta ciudad ue se encuentra a una altura de ,000" sobre el ni+el del "ar Bcuya resi
H)'$ y Tbs = ºF; HR = 0%; Se desea descar)arlo en el interior de un sal
0,00!6 lbH2O/lb aire seco
l 1 35ºF
a'
∆ w =( 0,0096 −0,0036 )
b'
Q s= ( 27−12 )
c'
Q = c p ∆ T ! 15
lb H 2 O lbaire seco
= 0,0060
0,0064 lbH2O/lb aire seco
1"
0,0036 lbH2O/lb aire seco
s 50ºF 70ºF 138ºF
lb H 2 O lb aire seco
BTU BTU =15 lb aire seco lbaire seco BTU cal 1 BTU 273 gr ) =0,24 x x (T 1−1,67 ° C ) 1 lb lb aire seco gr°C 252 cal
)
T 1 =59,36 ° C =138 ° F
1.-
Se desea introducir aire a un sal
#0,85 BTU/lb aire seco 100% 50%
2" !,3 BTU/lb aire seco 2
10% 54 granosH2O/lb aire seco 20,4 BTU/lb aire seco
25,5 B 1"
1
1 granoH2O/lb aire seco
#4ºF 40ºF 50ºF 70ºF
a'
Q 1 1=( 9,3−0,85 )
b'
∆ w =( 54 −1 )
)
granos H 2 O lb aire seco
Q 1 2 =( 20,4 −9,3 ) ) )
BTU BTU =8,45 lbaire seco lb aire seco
c'
1 lbH 2 O 7000 granos H 2 O
=0,0076
BTU BTU =11,1 lb aire seco lb aire seco
Q 2 2= ( 25,5 −20,4 ) )
x
BTU =5,1 lbaire seco
100% 2"
BTU BTU !0%* 72 ° F se &iene h = 40 x ( ∆ w )=0,304 50% f d' 26,6 BTU/lb aire seco lb aire seco lb aire seco 2
Q 2=( 20,4 −9,3 −0,304 )
31,4 BTU/lb aire seco
1
BTU BTU = 10,8 lbaire seco lb aire seco
1" 62ºF 80ºF
16.-
n sal
Es es de 00000 DT! Bcar)a local' y El de ,0000 DT!. Si el aire sale del acondicionador$ a 50% de HR; encontrar: a' condiciones ue deba tener el aire a la salida del acondicionador$ de "odo ue sera el "ni"o calor sensible de recalenta"iento; b' la cantidad de aire necesaria; c' el calor necesario ara recalentar el aire.
a'
*ire : T bs=62 ° F T bh=60,5 ° F
b'
´= m
´= m
Q T c p ∆ T Q l+ Q s c p ∆T
BTU h ´= m cal 0,24 ( 26,66 −16,66 ) ° C x 1 +, x 0,431 BTU x kg x 1000 gr 240 cal gr°C +, lb kg 620000
lb h
143851,51
m ´ = 1,2928
kg 2,205 lb x 3 kg m 3
m ´ =50463,17 ´ =29679 CF( m !m h
c'
Q necesario =( 31,4 −26,6 )
BTU BTU = 4,8 lb aire seco lb aire seco
1.-
Se desea cli"atiCar un a"biente ue se encuentra a ,00 "etros sobre el ni+el del "ar$ a las condiciones de con#ort en in+ierno$ con ,0&00 DT!$ el aire a"biente se encuentra a 1,º* de Tbs. y 5$º*B45$1ºF' de Tb!. >*u8nto calor sensible y cuanto calor latente se debe adicionar? 26 BTU/lb aire seco 22 BTU/lb aire seco
40%
18 BTU/lb aire seco l 4!ºF s 54ºF 100% Q s= ( 26−22 ) 2" !0%50% 26,6 BTU/lb aireQseco l = ( 22− 18 )
70ºF
BTU BTU =4 lb aire seco lbaire seco
BTU BTU =4 lbaire seco lb aire seco
2 31,4 BTU/lb aire seco
1&.1
1"
a )anancia de calor sensible de un auditorio es 100000 DT! y la de calor latente 0000 DT!; as condiciones interiores son Tbs = &0ºF y
62ºF 80ºF HR = 0%; la HR del acondicionador es del 50%$ calcular: a' Tbs y Tb!
del aire ue sale del acondicionador; b' +olu"en de aire su"inistrado; c' +olu"en de aire de retorno ara ue la te"eratura de los di#usores sean de 6&ºF; d' co"robar ue la "eCcla de aire acondicionado "as el aire de retorno$ uede absorber la car)a de calor sensible y calor total.
*ire : T bs=62 ° F T bh=60,5 ° F ´= m
´= m
Q T c p ∆ T Q l+ Q s c p ∆T
BTU h ´= m cal 0,24 ( 26,66 −16,66 ) ° C x 1 +, x 0,431 BTU x kg x 1000 gr gr°C +, lb kg 240 cal 130000
lb h
30162,41
m ´ = 1,2928
kg 2,205 lb x 3 kg m 3
m ´ =10581 m ! ´m=6223 CF( h Q necesario =( 31,4 −26,6 )
BTU BTU = 4,8 lb aire seco lb aire seco