Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 23.01.2007
Fisica Tecnica VO e Fisica Tecnica II NO AA 2005-06 – Esercizi 1 e 2
NO AA 2004-05 e precedenti: 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
Un ciclo Diesel ideale ad aria
standard (R = 0.287 kJ/(kg K), k = 1.4) è caratterizzato da un rapporto
volumetrico di compressione rv
= v1/v2 = 20,
ed un rapporto volumetrico di combustione pari a rc = v3/v2
= 1.9. Alla fine del processo di compressione, il fluido si trova in condizioni
di pressione p2 = 6.852
MPa e temperatura t2 =
Determinare nell’ordine:
1. I valori di temperatura T1, T3 e T4;
2. Il rendimento di primo principio del ciclo η;
3. Il
lavoro netto prodotto durante il ciclo .
Per raffrescare un’abitazione nel periodo estivo, senza far
uso di sistemi di condizionamento basati su cicli inversi a compressione di
vapore, si pensa di utilizzare la presenza di un corpo d’acqua, la cui
temperatura è pari a t∞
= = 0.025 m3/s.
Nell’ipotesi
che il coefficiente convettivo esterno (lato acqua) sia pari a he = 1500 W/(m2
K), e la temperatura di uscita dell’aria dalla tubazione sia tm,o =
1. Il coefficiente convettivo interno hi [W/(m2 K)];
2. Il valore della trasmittanza Ui [W/(m2 K)] riferita al diametro interno della tubazione;
3. La minima lunghezza L [m] della tubazione necessaria a tale compito.
§ Per valutare il coefficiente di scambio termico convettivo dell'aria
all'interno della tubazione, si utilizzi, giustificando, la correlazione di
Dittus-Boelter:
dove L e D rappresentano, rispettivamente, la lunghezza
ed il diametro della tubazione, le proprietà termodinamiche vanno valutate alla
temperatura media tm, e
l'esponente n assume i valori:
n = 0.4 nel caso di riscaldamento (t∞ > tm)
n = 0.3 nel caso di raffreddamento (t∞ < tm)
§ Per le proprietà termodinamiche dell’aria si faccia uso della tabella
allegata.
Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e
Fisica Tecnica II – 23.01.2007
Soluzioni
Esercizio 1
1)
Dalla si ha
[kg]
[m3/kg] (poteva venire ricavato dalla
)
da cui
[K]
e poiché
e
si ha
[K]
= 757.9 [K]
2)
= -322.2 [kJ/kg]
= 924.4 [kJ/kg]
= 0.651
3)
= 0.211 [kJ]
Esercizio 2
Per ciò che riguarda
le proprietà termofisiche, si ha che:
1) = 0.02888 [kg/s]
= 1.336´104 >
104
= 7.24 [W/(m2 K)]
2) = 4.97 [W(m2
K)]
3)
Dalla
si ha
= 13.7 [m]