Prova scritta di Fisica Tecnica - 26.11.2001
(Ing.
Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali, Elettronica, Civile, Edile ed
Ambientale)
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NOME e COGNOME CORSO
di LAUREA Voto
In
una turbina a vapore d’acqua le condizioni di entrata sono:
pe = 4 Mpa, te
= 450 °C e we = 120 m/s
Le
condizioni di uscita sono:
tu =
100 °C, xu = 1 e wu = 100 m/s.
Il lavoro tecnico utile è pari a
= 600 kJ/kg, mentre le variazioni di energia
potenziale tra entrata ed uscita sono trascurabili.
Si
rappresenti la trasformazione nel diagramma (h, s) fornito, e si
calcoli:
Si stimi il flusso termico per unità di lunghezza scambiato
complessivamente, per convezione naturale ed irraggiamento, dalla superficie
esterna di una tubazione orizzontale molto lunga, avente diametro D =
0.2 m, emissività e = 0.8 e temperatura superficiale ts = 80 °C.
La tubazione è posta in un ambiente di grandi dimensioni, in
cui l’aria ha una temperatura t¥ = 20°C e le pareti sono alla temperatura tp
= 15 °C.
1. Per
valutare il coefficiente di scambio termico convettivo si utilizzi la seguente
correlazione (Churchill & Chu, 1975), specifica per convezione naturale da
cilindri orizzontali:
2. Si
assumano le seguenti proprietà per l’aria:
(g b)/n2
= 9.33´107
1/(m3 K); k = 0.028 W/(m
K); Pr = 0.704
3. La
costante di Stefan-Boltzmann vale:
s =
5.67´10-8
W/(m2 K4)
Esercizio 1
Dal diagramma (h,
s) di Mollier:
he = 3330 kJ/kg, se
= 6.9 kJ/kg K)
hu = 2680 kJ/kg, su
= 7.4 kJ/(kg K)
Dal bilancio di primo
principio per sistemi aperti:
Dal bilancio
d’entropia per sistemi aperti:
Esercizio 2
Per la convezione
naturale:
Per l’irraggiamento:
Complessivamente, il
flusso termico scambiato per unità di lunghezza della tubazione è: