Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 17.09.2004

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

Una stufa elettrica a convezione, operante in regime stazionario, scalda una portata d’aria, assimilabile ad un gas ideale con cpa = 1.005 kJ/(kg K),  = 80 kg/h. Il riscaldamento avviene a pressione costante, e porta l’aria dalla temperatura di entrata te = 20 °C alla temperatura di uscita tu = 40 °C.

Trascurando il flusso termico disperso verso l’esterno, la potenza spesa per il ventilatore, e le variazioni di energia cinetica e potenziale dell’aria fra ingresso ed uscita, determinare:

     1)     Il valore assoluto,  [W], della potenza elettrica che è necessario fornire alla resistenza elettrica della stufa;

     2)     La generazione di entropia nel processo  [W/K].

 

 

 

 

Esercizio 2

La parete esterna di una tubazione di diametro Dt = 100 mm è mantenuta ad una temperatura costante
tt = 130 °C dal passaggio di vapore al suo interno. Un sottile schermo alla radiazione, di diametro
Ds = 120 mm, è disposto attorno alla tubazione, e raggiunge in esercizio la temperatura ts = 40 °C.

La tubazione e lo schermo possono essere considerate superfici grigie diffuse, con valori delle emissività pari, rispettivamente, a εt = 0.8 ed εs = 0.1.

 

Calcolare il flusso termico per irraggiamento per unità di lunghezza della tubazione.

 

Nota:

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


Soluzioni

 

Esercizio 1

 

La tubazione e lo schermo rappresentano una cavità costituita da due superfici grigie diffuse

                           

dove L è la lunghezza del tratto di tubazione.

Si ha

 = 34.2 W/m

 

 

 

Esercizio 2

 

       1)             Dal primo principio per sistemi aperti
 = 442 W

       2)             Dal bilancio di entropia per sistemi aperti
 = 1.46 W/K