Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 30.05.2006

Fisica Tecnica VO e Fisica Tecnica II NO AA 2005-06 – Esercizi 1 e 2

NO AA 2004-05 e precedenti: 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

 

Esercizio 1

Un ciclo Otto ideale ad aria standard, considerata gas ideale a calori specifici costanti (R = 0.287 kJ/(kg K), k = 1.4), opera fra le temperature t1 = 20 °C di inizio compressione, e
t2 = 320 °C di fine compressione. Sapendo che il lavoro netto del ciclo è pari a Ln = 355 kJ/kg, determinare:

    1)     Il rapporto volumetrico di compressione, rv;

    2)     Il rendimento di primo principio, η;

    3)     Il calore fornito per ogni chilogrammo d’aria, ;

    4)     La temperatura massima del ciclo, t3;

    5)     Il rapporto fra le pressioni massima e minima del ciclo.

 

 

 

Esercizio 2

Una portata d’acqua = 1.3 kg/s, alla temperatura tc,i = 20 °C, è utilizzata per raffreddare una portata d’olio  = 1.7 kg/s alla temperatura iniziale th,i = 160 °C. Il valore della trasmittanza termica è
U = 270 W/(m2K), e la superficie di scambio termico A = 19 m2.

Valutare la temperatura di uscita dell’olio nei tre casi:

1.      Scambiatore a tubi concentrici equicorrente;

2.      Scambiatore a tubi concentrici controcorrente;

3.      Scambiatore a flusso incrociato, con ambedue i fluidi non miscelati.

Note:

     I.          Relazioni per il calcolo dell’efficienza.

      Scambiatore a tubi concentrici equicorrente:

      Scambiatore a tubi concentrici controcorrente:

      Scambiatore a flusso incrociato con ambedue i fluidi non miscelati:

          con NTU = UA/Cmin    e    r=Cmin/Cmax

   II.          Si assumano i seguenti calori specifici medi:
acqua:      cc = 4.181 kJ/(kg K);                olio:        ch = 1.9 kJ/(kg K)

 

 

Soluzioni

 

Esercizio 1

    1)         

 

    2)         

 

    3)            kJ/kg

 

    4)         
= 1298 °C

    5)         

 

 

Esercizio 2

 

;      

;                

 

       1)             Equicorrente


= 79.2 °C              ()

       2)             Controcorrente


= 63.4 °C              ()

       3)             Flusso incrociato


= 68.1 °C              ()

Nota:  per i casi di flusso controcorrente ed incrociato, si ha tc,o > th,o.