Prova scritta di Fisica Tecnica - 17.07.2001

(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali, Civile, Edile ed Ambientale)

 

 

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NOME e COGNOME                                CORSO di LAUREA                                          Voto

 

Esercizio 1

Nel condensatore di un impianto frigorifero, una portata  = 250 kg/h di refrigerante R-134a entra alla pressione di 2 MPa ed alla temperatura di 80 °C, ed esce alla stessa pressione in condizioni di liquido saturo.
Il fluido di raffreddamento è acqua, con calore specifico cc = 4.187 kJ/(kg K), entrante a 20
°C ed uscente a 30 °C.

Con l'ausilio del diagramma (p, h) allegato, ipotizzando il condensatore adiabatico verso l'esterno e trascurando le variazioni di energia cinetica e potenziale fra ingresso e uscita, determinare:

1)     Il flusso termico scambiato fra le due correnti fluide;

2)     La portata di massa dell'acqua  in [kg/s];

3)     La variazione di entropia specifica dell'acqua fra entrata ed uscita ;

4)     La generazione di entropia nello scambiatore , espressa in [W/K].

 

 

Esercizio 2

Un forno per l'essiccazione è costituito da un lungo canale a sezione semicircolare, come illustrato in figura, con diametro D = 1 m.

Il materiale da essiccare ricopre completamente la base del forno, mentre la parete semicircolare è mantenuta ad una temperatura T1 = 1200 K.
Assumendo che le superfici siano ambedue grigie diffuse, con
ε1 = 0.5 ed ε2 = 0.96, e che il materiale imbibito d'acqua si trovi a T2 = 330 K durante il processo, determinare:

1)      Il fattore di vista F12;

2)      Il flusso termico scambiato fra le due superfici per unità di lunghezza del forno, ;

3)      La velocità di essiccazione per unità di lunghezza del forno,  in [kg/(m s)], noto che il calore latente dell'acqua, alla temperatura T2, è pari a r = 2366 kJ/kg.

 

Nota

La costante di Stefan-Boltzmann vale:

s = 5.67´10-8 W/m2 K4

 


Soluzioni

Esercizio 1

 

Dal diagramma (p, h) per l'R-134a si ha:

              

                           

La portata in massa del refrigerante vale:

        

1)      Flusso termico scambiato:

2)      Dal bilancio entalpico:

da cui:

3)      L'acqua è un fluido incomprimibile, pertanto:

4)      Dal bilancio di entropia per un sistema aperto in regime stazionario e senza scambi termici con l'esterno:

 


Esercizio 2

 

1)      Il fattore di vista F12 si ricava facilmente osservando che:

Dalla regola della somma , poiché

Dalla legge di reciprocità

2)      Trattandosi di una cavità formata da due superfici grigie diffuse si ha:

dove
L è la lunghezza del forno.
Sostituendo i valori numerici si ricava:

3)      Da un bilancio di energia sulla superficie 2:

da cui: