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: