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Prova scritta di Fisica Tecnica Ambientale – 19.07.2004
( Ing. Civile, Edile, Ambientale)
Un ciclo Diesel viene eseguito in un sistema chiuso costituito da un sistema cilindro-pistone. La sostanza evolvente è aria, considerata gas ideale a calori specifici costanti con massa molecolare M=28.97 kg/kmol e k=1,4. Il ciclo è costituito dalle seguenti trasformazioni:
compressione isoentropica dal punto 1 al punto 2;
fornitura di calore a pressione costante (p2 = p3) tra 2 e 3;
espansione isoentropica dal punto 3 al punto 4;
cessione di calore a volume costante (v4 = v1) tra 4 ed 1.
All'inizio della trasformazione di compressione l'aria si trova alla pressione p1=101325 Pa, alla temperatura t1 = 27 °C ed occupa un volume V1 = 1800 cm3. Sono noti inoltre i rapporti v1/v2 = 18 e v3 /v2 = 2. In queste condizioni si chiede, dopo aver tracciato schematicamente le trasformazioni su un piano p-v, di calcolare:
la massa di aria contenuta nel sistema chiuso m;
la temperatura e la pressione dell'aria alla fine di ogni trasformazione;
il calore
ed il lavoro
scambiato in ogni trasformazione (J);
il rendimento
termodinamico del ciclo
.
Una persona (superficie 1) è seduta al centro di una stanza vuota avente dimensioni L = 12 m, W = 8 m, H = 3 m. Su una parete di lunghezza L è posizionato un radiatore con temperatura superficiale t2 = 50 °C (superficie 2), sulla parte superiore della stessa parete è presente una finestra alla temperatura t3 = 15 °C (superficie 3); il resto delle superfici sono alla temperatura di t4 = 20 °C (superficie 4).
Si assuma una temperatura superficiale della persona ts = 30 °C. Il fattore di vista tra persona seduta e radiatore è pari a F12 = 0,026 tra persona e finestra F13 = 0,29 . Considerando tutte le superfici nere si chiede di calcolare:
Il
flusso termico specifico scambiato tra persona seduta e radiatore
,
tra persona e finestra
,
tra persona e resto della stanza
;
il flusso termico specifico totale scambiato
per irraggiamento dalla persona con le superfici della stanza
;
La temperatura uniforme tmr che
dovrebbero assumere tutte le superfici della stanza per ottenere lo
stesso flusso termico specifico scambiato dalla persona nelle
condizioni reali
(punto
2)
il flusso termico scambiato dalla persona con
la stanza supponendo tutte le superfici grigie di emissività
=
0,9 ed a temperatura uniforme tmr . Si consideri
inoltre la persona come superficie grigia di emissività
=
0,8 ed area Ap =1,8 m2 .
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