Prova scritta di Fisica Tecnica - 20.07.1998

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


Esercizio 1

Una portata d'aria 0.2 kga/s viene compressa per mezzo di due compressori in serie, con refrigerazione intermedia a pressione costante.
La pressione all'ingresso (iniziale) è p1 = 101.325 kPa, quella intermedia p2 = p3 = 400 kPa e la pressione finale p4 = p5 = 1600 kPa.
Come schematizzato in figura, l'aria uscente dal secondo compressore è raffreddata in un refrigeratore dal quale esce alla temperatura t5 = 38
° C ed umidità relativa j 5 = 100%.

Nell'ipotesi che le condizioni iniziali dell'aria siano j 1 = 70% e t1 = 32 ° C, determinare:

  1. La temperatura dell'aria all'uscita del primo refrigeratore affinché non si abbia condensazione del vapore acqueo;
  2. La portata del vapore condensato, , all'uscita del secondo refrigeratore.

Note:

Si ricorda che la pressione di saturazione per l'acqua può venire valutata, per t³ 0° C, con la relazione approssimata:

dove ps(t) [Pa] è la pressione di saturazione, e t[° C] è la temperatura.

Viceversa, la temperatura corrispondente ad una fissata pressione di saturazione può ottenersi dalla precedente ed è pari a:


Esercizio 2

Come schematizzato in figura, un conduttore elettrico di 1 mm di raggio è isolato uniformemente, in modo da formare un elemento a simmetria cilindrica di 1.5 mm di raggio.

 

Il conduttore, che è percorso da una corrente elettrica di 40 A, è posto in un ambiente nel quale la temperatura dell'aria è pari a 20 ° C.

Determinare il valore minimo del coefficiente convettivo esterno per il quale la temperatura all'interfaccia conduttore-isolante non superi il valore massimo consentito per l'isolante, che è pari a 60 ° C.

Le caratteristiche del conduttore elettrico e dell'isolante, costanti per i valori di temperatura di esercizio, sono rispettivamente:

k = 0.200 W/m K conducibilità termica isolante
r = 1.8 ´ 10-8 W m resistività elettrica conduttore

Nota

Si rammenta che la resistenza elettrica di un conduttore è data da: Re = r L/S [W ] con L [m] lunghezza, e S [m2] sezione del conduttore.


July 20th, 1998 - the WebMaster