Prova scritta di Fisica Tecnica – 1.07.2002
( Ing. Civile, Edile ed Ambientale)
Esercizio 1
In un impianto per la
produzione di elettricità si sfrutta l'energia geotermica per
fornire calore ad un ciclo Rankine a vapore saturo. Il ciclo,
funzionante con il fluido R134a, opera tra la temperatura di
evaporazione
e di condensazione
.
L'energia geotermica viene prelevata tramite un pozzo che fornisce
una portata
di vapor d'acqua umido alla temperatura
e titolo
.
Il vapor d'acqua entra in uno scambiatore di calore fornendo il
flusso termico
al ciclo rankine e uscendo in condizioni di liquido saturo alla
temperatura
.
Sapendo che alla temperatura
l'entalpia il volume specifico e l'entropia specifica del vapor
d'acqua saturo sono pari rispettivamente ad
,
e
si chiede di determinare:
il
tracciamento del ciclo Rankine sul diagramma p-h allegato;
l'entalpia
,
il volume specifico
e l'entropia
del vapore in entrata allo scambiatore;
il diametro del tubo di
alimentazione del vapore umido considerando una velocità
all'interno del condotto pari a
il flusso termico
fornito al fluido operante del ciclo Rankine;
la potenza ottenuta in
turbina considerando un rendimento isoentropico di espansione pari a
;
il rendimento del ciclo Rankine trascurando il lavoro di compressione della pompa;
La generazione di entropia
dell'intero
sistema (ciclo + scambiatore) sapendo che il condensatore scambia un
flusso termico
alla temperatura
.
Per l'acqua si assuma:
,
,
s=0, h=0 per T=273,16 K
Esercizio 2
Due
cilindri coassiali hanno diametro rispettivamente
e
.
Il cilindro interno, superficie grigia di emissività
,
è alla temperatura T1 =1000 K mentre
il cilindro esterno è una superficie nera alla temperatura T2
= 500 K. Si determini:
Il flusso termico scambiato per radiazione q12;
La radiosità J1 e l'irradianza G1 per il cilindro interno;
La radiosità J2 e l'irradianza G2 per il cilindro esterno;
Si
assuma
Per
trovare lo stato del vapore in entrata ho bisogno delle condizioni
del liquido saturo alla temperatura
,
,
,
,
,
,
,
,
,