Prova scritta di Fisica Tecnica - 9 gennaio 2001

(ing. Meccanica, Elettrica, Elettronica, Navale, Materiali)

(ing. Civile, Edile, Ambientale)

 

Termodinamica


Una portata d'acqua di raffreddamento di un impianto di produzione di energia entra in una torre evaporativa alla temperatura . L'acqua viene raffreddata nella torre sino alla temperatura per mezzo della portata di aria che entra alla temperatura , umidità relativa ed esce in condizioni di saturazione alla temperatura .

Utilizzando il diagramma psicrometrico allegato e trascurando la potenza del ventilatore si determini

  1. la portata aria ;

  2. la portata di acqua evaporata ;


 

Trasmissione del calore


In un tubo di lunghezza L = 5 m e di diametro interno di= 3 cm scorre acqua che deve essere riscaldata dalla temperatura te = 15 °C alla temperatura tu = 65 °C. Il tubo è dotato di una resistenza elettrica che provvede al riscaldamento uniforme attraverso la superficie del tubo.

Se il sistema deve fornire una portata di acqua calda, determinare:

  1. la potenza che deve erogare la resistenza elettrica;

  2. il coefficiente di scambio medio tra tubo e fluido ;

  3. La temperatura della superficie interna del tubo all'uscita.


Le proprietà dell'acqua alla temperatura media di film sono:


per i calcoli si utilizzi, dopo averne giustificato l'applicabilità la formula





Termodinamica


dal diagramma psicrometrico si ottiene


Bilancio di massa sull'acqua


Bilancio entalpico su tutta la torre evaporativa


risolvendo per si ottiene


la portata in massa di acqua evaporata è




Trasmissione del calore


Area sezione trasversale


Area superficie laterale


Portata in massa


il flusso termico fornito è uguale alla potenza della resistenza elettrica


flusso termico specifico


velocità media nel condotto

numeri di Reynolds e di Prandtl

il moto è turbolento posso utilizzare la relazione

= 1455 W/(m2 K)


temperatura del tubo all'uscita