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Prova scritta di Fisica Tecnica Ambientale – 11.01.2005
( Ing. Civile, Edile, Ambientale)
Esercizio 1
Una
portata
di
aria standard, gas ideale a calori specifici caratteristici costanti
con massa molecolare M=28,97 kg/kmol e rapporto tra calori
specifici k=1,4 subisce le seguenti trasformazioni (ciclo
Brayton-Joule con schema di impianto rappresentato in figura): 1-2
compressione adiabatica, 2-3 riscaldamento isobaro con la fornitura
del flusso termico
,
3-4 espansione adiabatica, 4-1 cessione del flusso termico
a
pressione costante, si considerino trascurabili le variazioni di
energia cinetica e potenziale. La temperatura di ingresso al
compressore sia T1 =300 K, mentre con rp =
p2/p1 = p3 /p4
si indichi il rapporto delle pressioni. Dopo aver tracciato
indicativamente le trasformazioni sul diagramma T-s si
calcoli:
Il
calore specifico a pressione costante cp;
la temperatura in uscita dal compressore nel caso di compressione reale T2;
la temperatura in entrata nella turbina T3;
la temperatura in uscita dalla turbina nel caso di espansione reale T4;
La
potenza netta fornita dal ciclo
Il
rendimento del ciclo
.
Tema |
rp |
|
|
|
|
---|---|---|---|---|---|
|
|
(kg/s) |
(kW) |
|
|
A |
8 |
8 |
4000 |
0,9 |
0,9 |
B |
7 |
10 |
5000 |
0,85 |
0,85 |
Esercizio 2
In
un tubo realizzato in polietilene reticolato di conducibilità
=0,35
W/(m K), avente diametro interno di ed esterno de
, scorre dell'acqua con velocità ua e
temperatura ta=45 °C. Il tubo è
ricoperto da una guaina isolante di spessore s=5 mm e
conducibilità termica
=0,04
W/(m K), tra la superficie della guaina e l'aria esterna a
temperatura te il coefficiente di scambio termico
sia
=10
W/(m2 K). si chiede di determinare:
il
coefficiente di convezione lato interno
;
il coefficiente globale di scambio termico calcolato sul diametro interno Ui;
il flusso termico scambiato per unità di lunghezza q';
dati acqua:
=0,638
W/(m K) , cp=4,187 kJ/(kg K),
=1000
kg/m3,,
=5,97
10-4 kg/(m s)
Tema ua di de te
(m/s) (mm) (mm) (°C) A 0,7 10 12 0 B 1 12 14 -5
per il calcolo del coefficiente di convezione si utilizzi la correlazione
Nu = 0,027 Re4/5 Pr1/3
Esercizio 1
Esercizio 2
Nu = 76,63