Prova
scritta di Fisica Tecnica - 28.01.2003
(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica,
dei Materiali, Elettronica)
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NOME e COGNOME CORSO
di LAUREA Voto
Una portata d’aria = 0.25 kg/s scorre in un tubo di diametro interno D = 50 mm, e viene laminata in una
valvola.
Le condizioni di entrata sono:
pe = 700 kPa; te
= 95°C
mentre all’uscita si ha
pu = 350 kPa
Nell’ipotesi che l’aria si possa considerare un gas ideale avente R = 0.287 kJ/(kg K) e k = 1.41, che il diametro della tubazione non cambi e trascurando le variazioni di energia cinetica e potenziale, si calcolino:
Esercizio 2
A seguito di una prolungata permanenza alla temperatura di 0 °C, il
contenuto della lattina (D = 5
cm H
= 13.5 cm) di una nota bevanda energetica effervescente si è completamente
solidificato.
Successivamente, la lattina
è posta verticalmente in un ambiente di rilevanti dimensioni in cui la
temperatura dell’aria, supposta in quiete, è pari a T∞ = 20 °C, e le cui pareti hanno
temperatura Tamb = 17
°C.
Determinare il tempo
necessario a fondere l’intero contenuto della lattina, nelle seguenti ipotesi:
!
Durante il processo di fusione, la temperatura
esterna della lattina rimanga costante e pari a Ts = 0 °C;
!
L’emissività della superficie della lattina è pari a
ε = 0.2;
!
Ai fini dello scambio termico, si trascuri il
contributo delle superfici circolari di estremità.
Note:
§
Si assumano – ad un’opportuna
temperatura – le seguenti proprietà termofisiche per l’aria:
k = 0.025 W/(m K); ν= 14.38´10-6
m2/s; α =
20.3´10-6
m2/s; β =
3.53´ 10-3
K-1
§
Per valutare il coefficiente di
scambio termico convettivo, si utilizzi, giustificando, la correlazione di
Churchill e Chu, valida per lastre piane e cilindri di diametro elevato
disposti verticalmente:
§
La costante di Stefan-Boltzmann
vale:
σ = 5.67´ 10-8 W/(m2K4)
§
Il calore latente di fusione
della bibita è pari a λ = 334 kJ/kg, e la sua densità, allo stato solido,
è pari a
ρ = 920 kg/m3.
Soluzioni
Esercizio 1
Esercizio 2
Δτ ≈ 33857 s ≈ 9.4 h