Prova scritta di Fisica Tecnica - 12.01.2000
(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali ed Elettronica)
Esercizio 1
Un impianto motore funziona secondo un ciclo Rankine
a vapore surriscaldato.
Il vapore entra in turbina alla pressione di 3 MPa ed alla temperatura di 350 ° C, e
condensa ad una pressione di 75 kPa.
Nelle ipotesi di compressione ed espansione isoentropiche determinare, con l'ausilio
dell'allegato diagramma (h,s) dell'acqua, il rendimento del ciclo.
Note:
La temperatura di saturazione dell'acqua, per una pressione di 75 kPa, č pari a t1
= t4 = 91.8 ° C;
Si assuma il volume specifico dell'acqua pari a v = 1“ 10-3 m3/kg.
Esercizio 2
Un transistor, del tipo a montaggio superficiale, č
montato su un circuito stampato la cui temperatura č pari a Tcs = 35 ° C.
Il transistor dissipa un flusso termico
= 150 mW.
L'aria di raffreddamento, ad una temperatura T„ = 25 ° C, lambisce la
superficie superiore del contenitore del transistor, di dimensioni 8 mm “ 4 mm, con un
coefficiente di scambio termico convettivo pari a h = 50 W/(m2 K).
I tre piedini (pins) del transistor, ciascuno di sezione 1 mm“ 0.25 mm e di lunghezza
pari a 4 mm, contribuiscono alla conduzione termica dal contenitore del transistor al
circuito stampato.
Inoltre, lo smaltimento del calore avviene anche attraverso l'interstizio, pari a 0.2 mm,
fra contenitore e circuito stampato.
Assumendo il contenitore del transistor isotermo, e trascurando il contributo dello
scambio termico per irraggiamento:
- Rappresentare il circuito elettrico equivalente del sistema;
- Determinare la temperatura del contenitore del transistor, nei due casi in cui
nell'interstizio vi sia aria in quiete oppure pasta conduttiva.
Note:
Conducibilitą termica dei piedini (pins): kp = 25 W/m K
Conducibilitą termica dell'aria: kar = 0.0263 W/m K
Conducibilitą termica della pasta conduttiva: kpc = 0.12 W/m K
Soluzione Esercizio 1
h1 = c t1 = 4.187 “ 91.8 = 384.4
kJ/kg
h2 = h1 +
= h1 + v1
(p2-p1) = 387.2 kJ/kg
h3 = 3120 kJ/kg (dal diagramma)
h4 = 2400 kJ/kg (dal diagramma)

Soluzione Esercizio 2
Rete elettrica equivalente:

Le resistenze termiche sono le seguenti:


Per la resistenza termica dell'interstizio, dobbiamo distinguere il caso con aria da
quello con pasta conduttiva:


Dal circuito equivalente:

Da cui:

Sostituendo i valori numerici otteniamo:
- Interstizio con aria:Tc = 47.8 ° C
- Interstizio con pasta conduttiva:Tc = 40.3 ° C
January 13th, 2000 - the WebMaster