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Saiba como determinar a umidade relativa em seu modelo CFD.
Entendendo a umidade relativa
O ar atmosférico é a mistura de ar seco e vapor de água, cada um com uma pressão que, combinada, é igual à pressão de vapor. A umidade relativa refere-se à quantidade de umidade no ar em comparação com a quantidade máxima de umidade que o ar pode conter em uma temperatura específica. Geralmente é expressa como uma porcentagem. Varia de 0 (ar seco) a 100 por cento (ar saturado). A expressão abaixo mostra a relação entre a pressão de vapor (Pv) e a pressão de saturação (Psat), que é a pressão parcial do vapor de água no ar saturado,
Onde f é a umidade relativa. A pressão de saturação está disponível em diferentes fontes na literatura. Entender a umidade relativa é fundamental em várias aplicações, como previsão do tempo, sistemas HVAC (conforto) e gerenciamento da qualidade do ar interno. Por exemplo, em temperaturas mais frias, o ar tem uma capacidade reduzida de reter umidade, fazendo com que a água se condense mais facilmente e se separe do ar.
Cálculo
O objetivo principal é calcular a fração de massa de vapor de água necessária para as condições de limite no modelo CFD. Observe que há uma fração de massa específica para uma determinada temperatura e umidade relativa do ar. Por fim, essas equações precisam ser criadas no CFD-Post como expressões, conforme explicado no vídeo da seção a seguir. Siga estas etapas:
- Encontre a pressão de saturação. Embora existam tabelas disponíveis em livros, neste caso, a equação de Tetens é usada para essa finalidade (Monteith, J.L., and Unsworth, M.H. 2008. Principles of Environmental Physics. Third Ed. AP, Amsterdã). A pressão é dada em Pascal.
- Como a umidade relativa f é um valor conhecido, a equação apresentada na seção anterior é usada para determinar a pressão de vapor (ou pressão parcial, Pp). Em seguida, identifique sua pressão absoluta (Pabs) e calcular iterativamente a taxa de mistura (MR) usando a seguinte equação,
- Por fim, determine a fração de massa (MFw) do vapor de água iterativamente usando a seguinte equação,
Como configurar seu modelo CFD
Para esta demonstração, o fluxo de duas chaminés é modelado em um estado estável usando o Ansys CFX. O ar atmosférico também está incluído, fluindo na direção positiva do eixo Y, conforme mostrado na imagem abaixo. Tanto o ar quanto o ar das chaminés têm velocidade, temperatura e umidade relativa especificadas. Isso significa que o modelo lida com o transporte de espécies.
Domínio do fluido e linhas de fluxo coloridas pela umidade relativa
A geometria é criada no Ansys SpaceClaim, e a malha é criada no Ansys Meshing usando elementos tetraédricos no Workbench. As extensões do domínio do fluido foram escolhidas arbitrariamente e podem ser ajustadas de acordo.
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