Prova scritta di
Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 16.02.2004
Fisica Tecnica –
Esercizi 1 e 2; Fisica Tecnica I – solo
Esercizio 1; Fisica Tecnica II – solo
Esercizio 2
(Ing. Meccanica, Navale,
Elettrica, dei Materiali)
……………………….. .……………………….. …………………..……
NOME e COGNOME CORSO di LAUREA Voto/i
Per il condizionamento invernale di
un edificio è necessario prelevare dall’esterno una portata d’aria di rinnovo , alle condizioni di temperatura tE ed umidità relativa φE. Sapendo che la pressione è costante e pari a p = 101.325 kPa, e che le condizioni
interne all’edificio sono temperatura tA
ed umidità relativa φA,
determinare nell’ordine:
1. L’entalpia
hA [kJ/kga] e l’umidità specifica xA [gv/kga] dell’aria all’interno
dell’edificio condizionato;
2. L’entalpia
hE [kJ/kga] e l’umidità specifica xE [gv/kga] dell’aria esterna;
3. Il
flusso termico [kW] e la portata
d’acqua
[kgl/s] da
fornire all’aria di rinnovo per portarla in equilibrio termoigrometrico con
l’aria dell’edificio condizionato.
Note:
▪
La pressione di saturazione per l'acqua può venire
valutata, per t³0°C, con la relazione approssimata:
dove ps(t)
[Pa] è la pressione di saturazione, e t[°C] è la temperatura.
▪
Per il calcolo delle proprietà dell'aria umida e
dell'acqua si utilizzino i seguenti valori:
cpa = 1.006 kJ/(kg K), cpv = 1.875 kJ/(kg K), r0
= 2501 kJ/kg, cw = 4.187 kJ/(kg K)
Ma = 28.97 kg/kmol, Mv = 18.02 kg/kmol, Ra = 0.287 kJ/(kga
K), Rv = 0.461 kJ/(kgv
K)
TEMA |
|
tE [°C] |
φE [%] |
tA [°C] |
φA [%] |
A |
11 |
2 |
50 |
20 |
60 |
B |
7 |
5 |
50 |
20 |
60 |
Una portata d’aria , proveniente da una batteria di raffreddamento, scorre
all’interno di un condotto metallico, non isolato e di spessore trascurabile,
di diametro D. Il condotto, la cui
lunghezza complessiva è pari a L,
attraversa l’interno di un edificio, nel quale l’aria si trova ad una
temperatura t∞. La
circolazione naturale dell’aria in tale ambiente da origine ad uno scambio
termico convettivo, sulla superficie esterna del condotto, caratterizzato da un
coefficiente convettivo he.
Se la temperatura di ingresso dell’aria nel condotto è pari a tm,i, determinare:
1.
La
temperatura tm,o [°C] di
uscita dell’aria;
2.
Il flusso
termico scambiato q [W].
Note:
§
Per valutare il coefficiente di
scambio termico convettivo dell'aria all'interno del condotto, si utilizzi,
giustificando, la correlazione di Dittus-Boelter:
dove L e D rappresentano, rispettivamente, la lunghezza
ed il diametro della tubazione, le proprietà termodinamiche vanno valutate alla
temperatura media tm, e
l'esponente n assume i valori:
n = 0.4 nel caso di riscaldamento (t∞ > tm)
n = 0.3 nel caso di raffreddamento (t∞ < tm)
TEMA |
|
D [m] |
L [m] |
t∞
[°C] |
he
[W/(m2K)] |
tm,i
[°C] |
A |
0.050 |
0.30 |
15 |
37 |
2 |
7 |
B |
0.075 |
0.35 |
20 |
32 |
3 |
5 |
§
Per le proprietà termodinamiche
dell’aria si faccia uso della tabella allegata.
Soluzioni
Esercizio 1
TEMA A |
TEMA B |
1.
hA = 42.3 kJ/kga 2. hE
= 8 kJ/kga 3.
|
1.
hA = 42.3 kJ/kga 2. hE
= 11.8 kJ/kga 3.
|
Esercizio 2
TEMA
A |
TEMA
B |
Assunta una temperatura di uscita di
tentativo : e queste si ottengono interpolando linearmente
dalla tabella fornita: hi=
3.1 W/(m2 K) Ripetendo i calcoli valutando le proprietà termofisiche
alla temperatura: 1.
tm,o = 15.6 °C 2.
|
Assunta una temperatura di uscita di
tentativo : e queste si ottengono interpolando linearmente
dalla tabella fornita: hi=
3.23 W/(m2 K) Ripetendo i calcoli valutando le proprietà
termofisiche alla temperatura: 3.
tm,o = 14.8 °C |