Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e
Fisica Tecnica II – 02.02.2004
Fisica Tecnica – Esercizi 1 e 2; Fisica Tecnica I – solo Esercizio 1;
Fisica Tecnica II – solo
Esercizio 2
(Ing.
Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali)
……………………….. .……………………….. …………………..……
NOME e COGNOME CORSO di LAUREA Voto/i
Una portata pari a di vapore saturo secco alla pressione p1 viene miscelata adiabaticamente ed isobaricamente con
una uguale portata
di vapore
surriscaldato alla temperatura t2
e pressione p2 = p1.
La portata risultante viene poi fatta espandere adiabaticamente fino alla
pressione p4 in una
turbina che fornisce la potenza . Il vapore scaricato dalla turbina condensa isobaricamente
fino allo stato 5 di liquido saturo in un condensatore.
Trascurando le variazioni di energia cinetica e
potenziale in tutte le trasformazioni, con l’ausilio del diagramma (h, s) del vapore allegato, calcolare:
1. La temperatura t3 [°C] del vapore
all’ingresso in turbina;
2. Il rendimento isoentropico
dell’espansione in turbina ;
3. Il flusso termico scambiato
nel condensatore [kW];
4. Tracciare qualitativamente
le trasformazioni del vapore in un diagramma (T, s).
Nota:
Si assuma per l’acqua cl = 4.187
kJ/(kg K).
TEMA |
|
p1 [MPa] |
t2 [°C] |
p4 [MPa] |
|
A |
6 |
1 |
450 |
0.005 |
9500 |
B |
4 |
2 |
500 |
0.01 |
6000 |
Un
tubo fluorescente con diametro D e lunghezza L è posizionato orizzontalmente in aria alla temperatura t∞. Se la temperatura
della superficie esterna del tubo è pari a ts,
calcolare nell’ordine:
1.
Il numero di Grashof Gr ed il
numero di Rayleigh Ra;
2.
Il coefficiente di scambio termico convettivo medio [W/(m2 K)];
3.
Il flusso termico scambiato dal tubo q
[W].
Note:
§ Per
valutare il coefficiente di scambio termico convettivo si utilizzi la seguente
correlazione (Churchill & Chu, 1975), specifica per convezione naturale da
cilindri orizzontali:
§ Per le proprietà termodinamiche dell’aria si
faccia uso della tabella allegata.
TEMA |
D [m] |
L [m] |
ts [°C] |
t∞ [°C] |
A |
0.04 |
1.2 |
60 |
20 |
B |
0.05 |
0.8 |
80 |
20 |
Soluzioni
Esercizio 1
TEMA A |
TEMA B |
p1 = 1 MPa, x =1 p2 = p1 = 1 MPa, t2
= 450 °C
p4’ = p4 = 0.005 MPa P34’ = 2 h4 = h3 – ηie
(h3 – h4’) = 2282 kJ/kg h5 = cl t5 = cl
t4 = cl t4’ = 137.7 kJ/kg |
p1 = 2 MPa, x =1 p2 = p1 = 2 MPa, t2
= 500 °C
p4’ = p4 = 0.01 MPa P34’ = 2 h4 = h3 – ηie (h3 – h4’)
= 2379 kJ/kg h5 = cl t5 = cl
t4 = cl t4’ = 193 kJ/kg |
Esercizio 2
TEMA
A |
TEMA
B |
tf = (ts + t¥)/2 = 40 °C GrD = 2.77×105, RaD
= GrD Pr = 1.95×105
q =
|
tf = (ts + t¥)/2 = 50 °C GrD = 7×105, RaD = GrD
Pr = 4.93×105
q =
|