Prova scritta di Fisica Tecnica -
03.07.2000
(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei
Materiali, Elettronica, Civile, Edile, Ambientale)
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NOME e COGNOME CORSO di LAUREA Voto
Esercizio 1
Un compressore centrifugo a due stadi con refrigerazione
intermedia aspira aria alla temperatura T1 = 300 K ed alla pressione
p1 = 100 kPa, e la comprime alla pressione p2 = 2 MPa.
Il refrigeratore la raffredda, a pressione costante (p2 = p3),
sino alla temperatura T3 = 360 K.
La pressione di uscita del secondo stadio è p4 = 16 MPa. Il
rendimento isoentropico del primo stadio è (hic)12 = 0.9
e l'aria esce dal secondo stadio alla temperatura T4 = 680 K.
Entrambi gli stadi sono adiabatici ed il refrigeratore scarica il calore Q23
nell'ambiente esterno alla temperatura Ta = 300 K.
Determinare:
1. La quantità Q23
[kJ/kg] di calore scaricata dal refrigeratore;
2. Il rendimento
isoentropico del secondo stadio;
3. La produzione di
entropia dell'intero processo
(Dsirr)eu
[kJ/(kg K)].
Nota:
Si tratti l'aria come un gas ideale avente R = 0.287 [kJ/(kg
K)] e
k = cp/cv = 1.4
Esercizio 2
Su un noto quotidiano nazionale, in un servizio sulle
ricerche in corso sull'ipotermia, veniva indicato che la perdita di calore dal
corpo umano, in acqua a 10 °C,
è trenta volte maggiore che in aria alla stessa temperatura.
Verificare la veridicità di tale affermazione, approssimando
il corpo umano, ai fini dello scambio termico, come un cilindro disposto
verticalmente, di altezza H = 1.8 m e diametro D = 0.3 m, per il quale la
perdita di calore avvenga, per convezione naturale, solo dalla superficie
cilindrica assunta a temperatura uniforme e pari a 25 °C.
Note:
Aria: k = 0.0293 W/(m k); n = 19.91´10-6 m2/s; a = 28.4´10-6 m2/s
Soluzioni
Esercizio 1
1.
2.
3.
Esercizio 2
Quindi: