Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 01.06.2004

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

Per una sala adibita a ristorante si vuole garantire, nella stagione estiva, una temperatura tA = 26 °C ed un valore dell’umidità relativa φA = 50% sapendo che:

§    Le condizioni termoigrometriche dell’aria esterna sono tE = 32 °C, φE = 70%;

§    La portata di vapore dovuta alle persone presenti nella sala è = 13.6 kgv/h;

§    Il contributo sensibile del carico termico è pari a = 38 kW;

§    La temperatura di immissione dell’aria nel locale è scelta pari a tI = 20 °C;

§    La portata d’aria immessa nel locale è costituita per un terzo da aria esterna di rinnovo, e per due terzi da aria di ricircolo, ;

§    L’umidità relativa dell’aria, all’uscita della batteria di raffreddamento, è φ1 = 90%.

Servendosi dell’allegato diagramma psicrometrico, determinare nell’ordine:

   1)    Il carico termico totale , somma dei contributi sensibile  e latente ;

   2)    La pendenza della retta di esercizio Δh/Δx;

   3)    L’entalpia hI e l’umidità specifica xI dell’aria alle condizioni di immissione;

   4)    L’entalpia dell’aria alle condizioni della sala hA, ed alle condizioni esterne hE;

   5)    La portata d’aria d’immissione ;

   6)    L’entalpia hM e l’umidità specifica xM dell’aria all’ingresso della batteria di raffreddamento;

   7)    L’entalpia h1 e l’umidità specifica x1 dell’aria all’uscita della batteria di raffreddamento;

   8)    Il flusso termico  da sottrarre nella batteria di raffreddamento;

   9)    Il flusso termico  da fornire nella batteria di postriscaldamento;

 10)    La portata di condensato  dalla batteria di raffreddamento.

Nota:

      Per il calcolo delle proprietà del vapore  si utilizzino i seguenti valori:

cpv = 1.875 kJ/(kg K),            r0 = 2501 kJ/kg,              

 

 

Esercizio 2

La trave di una struttura edilizia è costituita da un profilato di acciaio (ρ = 7800 kg/m3, k = 52 W/(m K),
c = 520 J/(kg K) ) IPE140, illustrato in figura, e le cui dimensioni sono h = 140 mm, b = 73 mm, a = 4.7 mm ed
e = 6.9 mm.

Ai fini della valutazione della resistenza al fuoco della struttura, si vuole conoscere la temperatura della trave dopo un’esposizione di 30 minuti ad aria alla temperatura t = 800 °C, assumendo un coefficiente di scambio termico convettivo pari a 200 W/(m2 K), ed una temperatura iniziale della trave ti = 20 °C. Valutare la temperatura finale della trave nelle due condizioni:

1)   Trave non rivestita;

2)   Trave rivestita da uno strato di materiale termoisolante, di spessore s = 10 mm e conducibilità termica kis = 0.13 W/(m K), trascurandone la capacità termica e l’incremento della superficie esposta al fluido.


 

Soluzioni

 

Esercizio 1

     1)      = 47.7 kW

     2)     Δhx = 12.5 kJ/gv

     3)     hI = 45 kJ/kga,      xI = 9.8 gv/kga

     4)     hA = 52 kJ/kga,     hE = 87 kJ/kga

     5)      = 6.8 kga/s

     6)     hM = 63.7 kJ/kga,      xM = 14 gv/kga

     7)     h1 = 40 kJ/kga,     x1 = xI  = 9.8 gv/kga

     8)     = 161 kW

     9)      = 34 kW

   10)      =  28.6´10-3 kgv/s = 103 kgv/h

 

Esercizio 2

 

1)   t = 800 °C

2)   t = 684 °C