Prova scritta di Fisica Tecnica - 12.01.2000

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


Esercizio 1

Un impianto motore funziona secondo un ciclo Rankine a vapore surriscaldato.
Il vapore entra in turbina alla pressione di 3 MPa ed alla temperatura di 350 ° C, e condensa ad una pressione di 75 kPa.

Nelle ipotesi di compressione ed espansione isoentropiche determinare, con l'ausilio dell'allegato diagramma (h,s) dell'acqua, il rendimento del ciclo.

Note:


Esercizio 2

Un transistor, del tipo a montaggio superficiale, č montato su un circuito stampato la cui temperatura č pari a Tcs = 35 ° C.

Il transistor dissipa un flusso termico = 150 mW.
L'aria di raffreddamento, ad una temperatura T = 25 ° C, lambisce la superficie superiore del contenitore del transistor, di dimensioni 8 mm “ 4 mm, con un coefficiente di scambio termico convettivo pari a h = 50 W/(m2 K).
I tre piedini (pins) del transistor, ciascuno di sezione 1 mm“ 0.25 mm e di lunghezza pari a 4 mm, contribuiscono alla conduzione termica dal contenitore del transistor al circuito stampato.
Inoltre, lo smaltimento del calore avviene anche attraverso l'interstizio, pari a 0.2 mm, fra contenitore e circuito stampato.

Assumendo il contenitore del transistor isotermo, e trascurando il contributo dello scambio termico per irraggiamento:

  1. Rappresentare il circuito elettrico equivalente del sistema;
  2. Determinare la temperatura del contenitore del transistor, nei due casi in cui nell'interstizio vi sia aria in quiete oppure pasta conduttiva.

Note:

Conducibilitą termica dei piedini (pins): kp = 25 W/m K

Conducibilitą termica dell'aria: kar = 0.0263 W/m K

Conducibilitą termica della pasta conduttiva: kpc = 0.12 W/m K


Soluzione Esercizio 1

h1 = c t1 = 4.187 91.8 = 384.4 kJ/kg

h2 = h1 + = h1 + v1 (p2-p1) = 387.2 kJ/kg

h3 = 3120 kJ/kg (dal diagramma)

h4 = 2400 kJ/kg (dal diagramma)


Soluzione Esercizio 2

  1. Rete elettrica equivalente:
  2. Le resistenze termiche sono le seguenti:

Per la resistenza termica dell'interstizio, dobbiamo distinguere il caso con aria da quello con pasta conduttiva:

Dal circuito equivalente:

Da cui:


Sostituendo i valori numerici otteniamo:


January 13th, 2000 - the WebMaster