Prova scritta di
Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II –
17.09.2004
Fisica Tecnica –
Esercizi 1 e 2; Fisica
Tecnica I – solo Esercizio 1;
Fisica Tecnica II – solo Esercizio 2
(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali)
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NOME e COGNOME CORSO di LAUREA Voto/i
Una
stufa elettrica a convezione, operante in regime stazionario, scalda una
portata d’aria, assimilabile ad un gas ideale con cpa = 1.005 kJ/(kg K), = 80 kg/h. Il
riscaldamento avviene a pressione costante, e porta l’aria dalla temperatura di entrata te
= 20 °C alla temperatura di uscita tu = 40 °C.
Trascurando il flusso termico disperso verso
l’esterno, la potenza spesa per il ventilatore, e le variazioni di energia cinetica e potenziale dell’aria fra ingresso ed
uscita, determinare:
1) Il valore assoluto, [W], della potenza
elettrica che è necessario fornire alla resistenza
elettrica della stufa;
2) La generazione di entropia
nel processo [W/K].
La
parete esterna di una tubazione di diametro Dt = 100 mm è
mantenuta ad una temperatura costante
tt
= 130 °C dal passaggio di vapore al suo interno. Un
sottile schermo alla radiazione, di diametro
Ds
= 120 mm, è disposto attorno alla tubazione, e raggiunge in esercizio la
temperatura ts
= 40 °C.
La tubazione e lo schermo possono essere considerate superfici grigie diffuse, con valori delle emissività pari, rispettivamente, a εt = 0.8 ed εs
= 0.1.
Calcolare il flusso termico per irraggiamento per
unità di lunghezza della tubazione.
Nota:
La costante di Stefan-Boltzmann
vale:
σ = 5.67´ 10-8 W/(m2K4
Soluzioni
Esercizio
1
La
tubazione e lo schermo rappresentano una cavità costituita da due superfici
grigie diffuse
dove L
è la lunghezza del tratto di tubazione.
Si
ha
= 34.2 W/m
Esercizio 2
1)
Dal primo principio
per sistemi aperti
= 442 W
2)
Dal bilancio di entropia per sistemi aperti
= 1.46 W/K