Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 21.11.2006

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

 

Esercizio 1

Un compressore centrifugo a due stadi con refrigerazione intermedia aspira aria alla temperatura T1 ed alla pressione p1, e la comprime alla pressione intermedia p2. Il refrigeratore la raffredda, a pressione costante (p2 = p3), sino alla temperatura T3 = 360 K.
La pressione di uscita del secondo stadio è p4, ed i rendimenti isoentropici di compressione sono, rispettivamente, (hic)12 per il primo stadio ed (hic)34 per il secondo stadio. Entrambi gli stadi sono adiabatici ed il refrigeratore scarica il calore nell'ambiente esterno alla temperatura Ta = 300 K.

Determinare:

1.       La quantità  [kJ/kg] di calore scaricata dal refrigeratore;

2.       La temperatura dell’aria T4 all’uscita del secondo stadio;

3.       La produzione di entropia dell'intero processo
(Dsirr)eu [kJ/(kg K)].

TEMA

T1 [K]

p1 [MPa]

p2 [MPa]

T3 [K]

p4 [MPa]

(hic)12

(hic)34

Ta [K]

A

300

0.1

2.0

360

16

0.9

0.89

300

B

300

0.1

1.6

340

12

0.9

0.89

300

Nota:

Si tratti l'aria come un gas ideale avente R = 0.287 [kJ/(kg K)] e k = cp/cv = 1.4

 

 

Esercizio 2

Un foro, di diametro D e profondità H, come schematizzato in figura, è praticato su un materiale metallico che può essere considerato grigio e diffuso, e caratterizzato da un’emissività ε e temperatura t uniforme.

Determinare, nell’ordine:

1)       Il fattore di vista F12;

2)       Il flusso termico q emesso dal foro attraverso l’apertura;

3)       L’emissività effettiva εe del foro, definita come il rapporto fra il flusso termico che lascia la cavità attraverso l’apertura, ed il flusso termico emesso da una superficie nera di area pari all’apertura e con temperatura uguale a quella delle pareti del foro.

TEMA

D [mm]

H [mm]

ε

t [°C]

A

10

40

0.7

727

B

12

60

0.7

400

 

 

 

Nota:

La costante di Stefan-Boltzmann vale  σ = 5.67´ 10-8 W/(m2K4)

 

Suggerimento:

Si consideri l’apertura del foro, superficie A2, come una superficie nera a temperatura di 0 K.

 


 

Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 21.11.2006

 

Soluzioni

 

Esercizio 1

 

 

Tema A

Tema B

          1)          = -393.0 kJ/kg

          2)         T4 = 688.2 K

          3)         (Dsirr)eu = 0.688 kJ/(kg K)

1)          = -364.4 kJ/kg

2)         T4 = 637.3 K

3)         (Dsirr)eu = 0.598 kJ/(kg K)

 

 

 

Esercizio 2

 

Tema A

Tema B

          4)         F12 = 0.05882

          5)         q = 4.34W

          6)         εe = 0.975

1)         F12 = 0.04762

2)         q = 1.29 W

3)         εe = 0.980