Prova scritta di Fisica Tecnica - 11.04.2000

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

 

 

 

Esercizio 1

In un impianto motore, funzionante secondo un ciclo Rankine a vapore surriscaldato, il vapore entra in turbina alla pressione di 5 MPa ed alla temperatura di 550 °C, e condensa ad una pressione di 200 kPa.

Nell'ipotesi che il rendimento isoentropico di espansione sia pari a hie = 0.8, con l'ausilio dell'allegato diagramma (h,s) dell'acqua determinare:

1.   L'entalpia, l'entropia e la temperatura a fine espansione;

2.   La portata di vapore necessaria ad ottenere una potenza all'albero della turbina pari a 2 MW.

 

 

Esercizio 2

Uno scambiatore di calore, di tipo controcorrente a tubi concentrici, è utilizzato per il raffreddamento dell'olio lubrificante di un turbomotore a gas. La portata dell'acqua di raffreddamento nel tubo interno, di diametro Di = 25 mm, è pari a 0.2 kg/s, mentre la portata di olio lubrificante, nella sezione anulare di diametro esterno De = 45 mm, è pari a 0.1 kg/s.
Le temperature di ingresso dell'olio e dell'acqua sono pari, rispettivamente, a 100
°C e 25 °C.

Nelle ipotesi di:

·        Scambiatore perfettamente isolato con l'esterno;

·        Resistenza termica conduttiva trascurabile per la parete della tubazione;

Determinare:

a)           I valori dei coefficienti convettivi lato interno (acqua) e lato esterno (olio);

b)           Il valore del coefficiente globale di scambio termico (trasmittanza unitaria);

c)           La lunghezza della tubazione affinché la temperatura di uscita dell'olio sia pari a 70 °C.

 

Note

§        Si assumano le seguenti proprietà termofisiche:
Acqua:      cac = 4178 J/(kg K);     
mac = 725´10-6 Ns/m2;               kac = 0.625 W/(m K)
Olio:         col = 2131 J/(kg K);      
mol = 3.25´10-2 Ns/m2;               kol = 0.138 W/(m K)

§        Per valutare i coefficienti convettivi, si faccia uso delle correlazioni:



dove D rappresenta, rispettivamente, il diametro della tubazione interna per l'acqua, ed il diametro idraulico del canale a sezione anulare per l'olio.