(Dissertativa) Projete um sistema de resfriamento passivo por evaporação para um salão comunitário V = 200 m³…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
(Dissertativa) Projete um sistema de resfriamento passivo por evaporação para um salão comunitário V = 200 m³. Condições: Ta = 35 °C, objetivo 27 °C por 8 h; ganho térmico contínuo Q?_gain = 300 W. Use c_ar = 1005 J·kg?¹·K?¹, ?_air = 1,15 kg·m?³, L_v = 2,5×10^6 J·kg?¹. Descreva princípios, itens e cálculos (massa água evaporada e armazenamento térmico).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos modelo: m_air=? V=1,15·200=230 kg. Q_init=m_air c ?T=230·1005·8=1.849.200 J. Q_gain_8h=Q?_gain·8·3600=300·28800=8.640.000 J. Q_tot=10.489.200 J. m_evap=Q_tot/L_v=10.489.200/2,5×10^6˜4,20 kg de água evaporada em 8 h (˜0,525 kg·h^-1). Para reduzir evaporação usando massa térmica: se metade da energia for absorvida por água/cimento com ?T_storage=10 K, m_storage=(Q_tot/2)/(4186·10)˜125 kg. Recomenda-se: leito úmido (pads) ou aspersão controlada, reservatório =10 L, bomba de baixa potência alimentada por PV, sensores T/RH e sistema de renovação de ar controlado. Justificativa física: remoção por evaporação usa L_v; massa térmica usa Cp?T; controle digital otimiza consumo de água e eficiência.
Explicação
A solução apresentada realiza cálculos fundamentais para determinar a quantidade de água necessária para o resfriamento passivo, considerando tanto a energia inicial no ambiente quanto o ganho térmico ao longo do tempo. A utilização de massa térmica para armazenar energia e a proposta de um sistema de controle digital garantem eficiência no uso da água e na manutenção da temperatura desejada. Além disso, a escolha de métodos de resfriamento, como leitos úmidos ou aspersão, se alinha aos princípios de evaporação e transferência de calor.
Raio-X da questão
resfriamento por evaporação
avaliacao
resfriamento por evaporação · transferencia de calor
Revisar os princípios de termodinâmica e cálculo de calor.
O aluno pode confundir os princípios de resfriamento por evaporação com outros métodos de resfriamento, como a convecção ou condução, levando a um projeto inadequado.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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