Prova scritta di Fisica Tecnica - 02.12.2002

(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali, Elettronica)

 

 

………………………..                            .………………………..                      …………………..……

NOME e COGNOME                             CORSO di LAUREA                              Voto

 

 

Esercizio 1

Un ambiente di volume V = 50 m3 contiene aria alla pressione p = 101.325 kPa, temperatura t = 35 °C ed umidità relativa φ = 40%.

Determinare, nell’ordine:

1.      L’umidità specifica x [gv/kga];

2.      L’entalpia dell’aria h [kJ/kga];

3.      Il volume specifico dell’aria v [m3/kga ];

4.      La quantità di vapore contenuta nell’ambiente mv [kgv];

5.      La temperatura di rugiada tR [°C];

6.      La temperatura di bulbo bagnato tbb [°].

Note:

§         La pressione di saturazione per l'acqua può venire valutata, per t³0°C, con la relazione approssimata:
   dove ps(t) [Pa] è la pressione di saturazione, e t[
°C] è la temperatura.

§         Per il calcolo delle proprietà dell'aria umida e dell'acqua si utilizzino i seguenti valori:
cpa = 1.006 kJ/(kg K),            cpv = 1.875 kJ/(kg K),           r0 = 2501 kJ/kg  
 Ma = 28.97 kg/kmol,                  Mv = 18.02 kg/kmol

Ra = 0.287 kJ/(kga K)  [Costante caratteristica dell'aria secca]
Rv = 0.461 kJ/(kgv K)  [Costante caratteristica del vapore]

Esercizio 2

Una portata d’acqua = 1.2 kg/s, alla temperatura Tc,i = 20 °C, è utilizzata per raffreddare una portata d’olio  = 1.5 kg/s alla temperatura iniziale Th,i = 200 °C. Il valore della trasmittanza termica è U = 200 W/(m2K), e la superficie di scambio termico A = 18 m2.

Valutare la temperatura di uscita dell’olio nei due casi:

1.      Scambiatore a tubi concentrici equicorrente;

2.      Scambiatore a tubi concentrici controcorrente.

Note:

·         L’efficienza di uno scambiatore di calore a tubi coassiali, operante equicorrente, è data dalla:

e quella di uno scambiatore di calore a tubi coassiali operante controcorrente è:

con NTU = UA/Cmin    e    r=Cmin/Cmax

·         Si assumano i seguenti calori specifici medi:
acqua:            cc = 4.181 kJ/(kg K);                              olio:          ch = 1.9 kJ/(kg K)


Soluzioni

 

Esercizio 1

 

  1. x = 14.2 gv/kga

2.      h = 71.7 kJ/kga

  1. v = 0.893 m3/kga

  2. mv = 0.793 kgv

5.      tR = 19.44 °C

  1. tbb = 23.8 °C

 

 

 

Esercizio 2

 

  1. Th,o = 101 °C   (Tc,o = 76.2 °C)

  2. Th,o = 87.1 °C   (Tc,o = 84.1 °C)