Prova scritta di Fisica Tecnica – 03.06.2003 – Vecchio
Ordinamento
Fisica Tecnica I – solo Esercizio 1; Fisica
Tecnica II – solo Esercizio 2 – Nuovo Ordinamento
(Ing.
Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali, Elettronica)
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NOME e COGNOME CORSO di LAUREA Voto
In un contenitore utilizzato per la cottura in mense
e grandi cucine, si deve riscaldare una massa d’acqua mac = 120 kg dalla temperatura iniziale ti = 15 °C alla temperatura
finale tf = 100 °C.
Ciò è ottenuto mediante vapore d’acqua saturo, che
condensa a pressione costante nel doppio fondo del contenitore. Il vapore entra
alla pressione pe = 0.2
MPa con titolo xe = 0.9,
ed esce come liquido saturo alla stessa pressione pu ≡ pe.
Calcolare:
In una galleria del vento, per basse velocità, sono
stati condotti degli esperimenti di scambio termico convettivo su un cilindro,
disposto trasversalmente alla corrente d’aria e riscaldato elettricamente.
Il cilindro ha un diametro D = 12.7 mm, una lunghezza L = 94 mm, ed alle condizioni operative
con una velocità dell’aria
= 10 m/s e temperatura dell’aria
= 26.2 °C, dissipa una
potenza qd = 46 W quando
la sua temperatura superficiale è stata misurata pari a ts = 128.4 °C. Si stima, sulla base di analoghi
esperimenti eseguiti nella stessa galleria, che circa il 15% della potenza
dissipata va persa in scambi termici di altro tipo, quali irraggiamento ed effetti gambo verso le pareti della
galleria.
Determinare il coefficiente di scambio termico
convettivo sulla base dei rilievi sperimentali, e confrontare il risultato così
ottenuto con quello fornito dalla correlazione di Churchill e Bernstein.
Note:
Esercizio 1
Esercizio 2
Sulla base dei rilievi
sperimentali:
=102 W/(m2 K)
Dalla correlazione:
42.1
= 96.5 W/(m2 K)
La differenza, inferiore
al 6%, è più che accettabile, visti gli inevitabili errori sperimentali (es.
misura di velocità, ipotesi di superficie isoterma, valutazione approssimata delle
perdite di estremità ed irraggiamento etc.), ed il fatto che le correlazioni
sperimentali per la valutazione dei coefficienti di scambio termico convettivo
possano ritenersi approssimate al ± 20%.