Prova scritta di Fisica Tecnica - 06.09.1999

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


Esercizio 1

Un impianto motore fisso funzionante secondo un ciclo Joule ad aria standard (k = 1.4) ha un rapporto delle pressioni rp = 8.

La temperatura del gas all’ingresso del compressore è di 300 K mentre quella all’ingresso in turbina è di 1300 K.

A)    Con riferimento al ciclo ideale determinare:

  1. La temperatura del gas all’uscita del compressore;
  2. La temperatura del gas all’uscita della turbina;
  3. Il rapporto fra il lavoro speso nella compressione ed il lavoro fornito dalla turbina;
  4. Il rendimento di conversione.

B)    Nell’ipotesi di ciclo reale con rendimento isoentropico di compressione h ic = 0.8 e rendimento isoentropico di espansione h ie = 0.85, determinare il valore del rendimento di conversione.


Esercizio 2

Uno scambiatore di calore a tubi coassiali, funzionante in controcorrente, è utilizzato per raffreddare una portata = 2 kg/s di olio lubrificante (colio = 2 KJ/kg K) con acqua (cH2O = 4.187 KJ/kg K), la cui portata è = 0.48 kg/s.

La temperatura di ingresso dell’olio è Th,i = 100° C, mentre l’acqua di raffreddamento entra nello scambiatore ad una temperatura Tc,i = 20° C.

Lo scambiatore è caratterizzato da un’area di scambio termico A = 12.5 m2, ed il valore del coefficiente globale di scambio termico, in assenza di incrostazioni, è U = 400 W/m2 K.

Determinare la temperatura di uscita dell’acqua Tc,o ed il flusso termico scambiato q nelle seguenti ipotesi:

  1. Assenza di incrostazioni (scambiatore nuovo);
  2. Presenza di incrostazioni, tali da dar luogo a delle resistenze termiche aggiuntive di sporcamento ("fouling") pari rispettivamente a Rf,olio = 0.00088 m2 K/W per il lato olio, e Rf,H2O = 0.0001 m2 K/W per il lato acqua.

 

Nota

L’efficienza di uno scambiatore di calore a tubi coassiali, operante controcorrente, è data dalla:


Soluzione Esercizio 1

A)

  1. T2 = 543.4 K
  2. T4 = 717.7 K

B)

  1. T2 = 604. 3 K
  2. T4 = 805.0 K

Soluzione Esercizio 2

1) ; ;

Tc,o = 86.5° C

q = 133.6 kW (Th,o = 66.6° C)

NTU’ = 1.787

= 79.4° C

q’ = 119.4 kW ( = 70.2° C)


September 7th, 1999 - the WebMaster