Prova scritta di Fisica Tecnica - 05.06.2000

(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali, Elettronica)

 


 

Esercizio 1

Una portata d'aria esterna 10 m3/min entra in un condizionatore da finestra, alle condizioni
t1 = 30
°C e j1 = 80 %, ed esce alle condizioni di saturazione a t2 = 14 °C.
La parte di vapore d'acqua che condensa, a seguito delle trasformazioni, lascia il condizionatore a tl = 14
°C.

Nelle ipotesi che la pressione sia costante e pari a 101.325 kPa, determinare la potenza termica del condizionatore e la quantità di vapore sottratta all'aria.

 

Note:

§   Si ricorda che la pressione di saturazione per l'acqua può venire valutata, per t³0°C, con la relazione approssimata:

     dove ps(t) [Pa] è la pressione di saturazione, e t[°C] è la temperatura.

§   Per il calcolo delle proprietà dell'aria umida e dell'acqua si utilizzino i seguenti valori:

cpa = 1.006 kJ/(kg K),         cpv = 1.875 kJ/(kg K),        r0 = 2501 kJ/kg          cl = 4.18 kJ/(kg K)

R = 0.287 kJ/(kg K)      [Costante caratteristica dell'aria secca]

Ma = 28.97 kg/kmol,            Mv = 18.02 kg/kmol

 

 


Esercizio 2

Una portata d'acqua  0.015 kg/s scorre all'interno di una tubazione metallica di piccolo spessore, di lunghezza L = 1 m e diametro interno D = 3 mm. La temperatura dell'acqua, all'ingresso nella tubazione, è pari a Tm,i = 97 °C.

Determinare la temperatura di uscita dell'acqua dalla tubazione nei due casi:

1.     Superficie della tubazione mantenuta ad una temperatura costante Ts = 27 °C;

2.     Superficie esterna della tubazione esposta ad un ambiente nel quale l'aria si trova a
T
¥ = 27 °C, e lo scambio termico fra questa e la tubazione avviene per convezione libera, con un valore del coefficiente di scambio termico convettivo hest = 5 W/(m2K).

Note:

§        Per l'acqua si assumano - ad un'opportuna temperatura - le seguenti proprietà termofisiche:
r = 1000 kg/m3;          c = 4.18 kJ/(kg K);            m = 453´10-6 kg/(m s);
k = 0.656 W/(m K);     Pr= 2.88

§        Per valutare il coefficiente di scambio termico convettivo dell'acqua all'interno della tubazione, si utilizzi, giustificandolo, la correlazione di Dittus-Boelter:

 

dove L e D rappresentano, rispettivamente, la lunghezza ed il diametro della tubazione, e l'esponente n assume i valori:

n = 0.4         nel caso di riscaldamento (Ts > Tm)

n = 0.3         nel caso di raffreddamento (Ts < Tm)

 


June 6th, 2000 - the WebMaster