Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 20.07.2004

Fisica Tecnica – Esercizi 1 e 2;    Fisica Tecnica I – solo Esercizio 1;   Fisica Tecnica II – solo Esercizio 2

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

 

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NOME e COGNOME                           CORSO di LAUREA                                                Voto/i

 

Esercizio 1

La potenza meccanica resa disponibile da una piccola turbina ad aria, è integralmente trasferita ad una pompa utilizzata per portare isoentropicamente una portata   di acqua ( = 1000 kg/m3) da p1 a p2.

La portata dell’aria, considerata gas ideale a calori specifici costanti (k = 1.4,  R = 0.287 kJ/(kg K)) è pari a
, l’espansione in turbina ha rendimento isoentropico  e la temperatura dell’aria all’uscita della turbina è tu.

Calcolare:

   1)    La temperatura te [°C] dell’aria all’ingresso in turbina;

   2)    La generazione di entropia  [W/K] del processo.

 

 

Gruppo

 [kg/s]

p1 [MPa]

p2 [MPa]

 [kg/s]

tu [°C]

A

    4

    0.1

    1

    0.04

0.83

    40

B

    2.5

    0.1

    1.2

    0.03

0.80

    50

 

 

 

Esercizio 2

Un elemento riscaldante elettrico a sezione circolare, di raggio r, deve fornire un flusso termico per unità di lunghezza q’ ad una massa d’acqua che si trova ad una temperatura, costante nel tempo, pari a t.

Noto il coefficiente di scambio termico convettivo h, determinare:

   1)    La temperatura  raggiunta dalla superficie dell’elemento riscaldante;

   2)    La temperatura  raggiunta dalla superficie dell’elemento riscaldante dopo che su di esso si è depositato uno strato di calcare di conducibilità termica k e spessore s;

   3)    La temperatura  sulla superficie esterna dello strato di calcare nelle condizioni del punto 2.

 

Gruppo

r [cm]

q’ [W/m]

t [°C]

h [W/(m2 K)]

k [W/(m K)]

s [mm]

A

    1

    1000

    70

    400

    0.2

    2

B

    1.5

    2000

    50

    600

    0.2

    2


Soluzioni

 

Esercizio 1

 

Gruppo A

Gruppo B

     1)         te = 129.6 °C

     2)         = 2.42 W/K

     1)         te = 141.3 °C

     2)         = 2.21 W/K

 

 

 

Esercizio 2

 

Gruppo A

Gruppo B

     1)         t1 = 109.8 °C

     2)         = 248.2 °C

     3)         t2 = 103 °C

     1)         t1 = 85.4 °C

     2)         = 280.4 °C

     3)         t2 = 81.2 °C