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Prova scritta di Fisica Tecnica Ambientale

Corso di laurea in Ingegneria Civile, Edile, Ambientale


1) Termodinamica

In un impianto di riscaldamento si vuole utilizzare una pompa di calore per fornire un flusso termico $q_u = 20^{\cdot}000 ~\mathrm {kcal/h}$ utilizzando una portata di acqua $\dot m_a$ come sorgente fredda. Le temperature di funzionamento per la pompa di calore sono $t_c = 50~{^\circ {\mathrm{C}}} $ al condensatore e $t_e = 10~{^\circ {\mathrm{C}}} $ all'evaporatore. L'acqua entra nello scambiatore lato evaporatore alla temperatura $t_{ae} = 16 ~{^\circ {\mathrm{C}}}$ ed esce alla temperatura $t_{au} = 11 ~{^\circ {\mathrm{C}}}$.

Utilizzando il diagramma allegato si calcoli:

a)
la portata di fluido refrigerante $\dot m_r$;
b)
il flusso termico asportato all' evaporatore qE;
c)
la portata di acqua impiegata $\dot m_a$;
d)
la potenza meccanica assorbita dal compressore Pc;
e)
il valore del coefficiente di effetto utile $\varepsilon'$;

Si supponga di voler sostituire la pompa di calore a compressione di vapori con una ad assorbimento disponendo di una sorgente termica a temperatura $t_G = 200 ~{^\circ {\mathrm{C}}}$, considerando in linea teorica tutte le trasformazioni reversibili si calcoli:

f)
il valore massimo teorico del coefficiente di effetto utile $(\varepsilon'_T)_{max}$;
g)
il flusso termico da fornire al generatore qG.

2) Trasmissione del Calore

Un radiatore elettrico ha la forma di una piastra rettangolare sottile, disposta verticalmente, avente altezza H = 70  cm e larghezza B=100 cm. L'aria della stanza in cui č collocato il radiatore č $T_a = 20 ~{^\circ \mathrm{C}}$ mentre la temperatura superficiale della piastra č Tp = 70 °C.

a)
Calcolare la potenza termica scambiata dal radiatore per convezione qc;
b)
Calcolare la potenza termica scambiata per irraggiamento qr considerando il radia-tore superficie grigia con emissivitą $\varepsilon=0.9$ e la stanza come ambiente di grandi dimensioni.

Per il calcolo del coefficiente di scambio termico si utilizzi la seguente formula


\begin{displaymath}Nu_H = 0.129~(\mathrm{Gr \cdot Pr})^{\frac{1}{3}} \end{displaymath}

Le proprietą dell'aria alla temperatura media sono le seguenti:

coeff. di dilatazione $\beta$  =  $ \frac{1}{T}$ K-1
numero di Prandtl Pr  = 0.704 -
densitą $\rho$  = 1.124 kg/m3
viscositą cinematica $\nu$  =  $17.55 \cdot 10^{-6}$ m2/s
conduttivitą termica k  = 0.02757 $\mathrm{W/(m \cdot K)}$

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Marco Manzan
1998-09-28