Prova scritta di Fisica Tecnica - 06.09.2000

(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali, Elettronica)

 

 

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NOME e COGNOME                      CORSO di LAUREA                                Voto

 

 

Esercizio 1

Un frigorifero utilizza il fluido frigorigeno R-134a, e funziona secondo un ciclo inverso con rigenerazione tra la temperatura di evaporazione di -20C e la temperatura di condensazione di 40C.

Nelle ipotesi che:

Utilizzando il diagramma allegato determinare:

1.       Il coefficiente di effetto utile del ciclo;

2.       Il flusso termico scambiato al condensatore;

3.       La potenza meccanica spesa;

4.       Il flusso termico scambiato nel rigeneratore.

 

 

Esercizio 2

Come schematizzato in figura, uno schermo alla radiazione ่ interposto tra due ampie superfici piane parallele poste a breve distanza.


Le superfici sono caratterizzate da:

–       Superficie 1:      T1 = 1000 K, e1 = 0.8;

–       Superficie 2:      T2 = 500 K, e2 = 0.8;

–       Superficie 3:      e3 = 0.05.

 

Calcolare:

1.               Il flusso termico netto, per unitเ di area, fra le superfici 1 e 2;

2.               La temperatura T3 dello schermo.

 

Nota

La costante di Stefan-Boltzmann vale:

s = 5.6710-8 W/m2 K4

 


Soluzioni

Esercizio 1

 

Le informazioni fornite nel testo sono sufficienti a determinare le proprietเ termodinamiche nei punti 3, 4, 5 e 6.

 

La posizione del punto 1 si ricava tramite un bilancio entalpico, sapendo che si trova alla stessa pressione del punto 6:

 

h3 + h6 = h4 + h1 h1 = h6 + (h3 - h4) = 384 + (256 - 240) = 400 kJ/kg

 

Il punto 2' si trova alla pressione di condensazione ed ha la stessa entropia del punto 1.

 

Il punto 2 si ottiene - noto che si trova alla pressione di condensazione - sulla base della definizione di rendimento isoentropico di compressione:

 

 

Punto

T [K]

p [MPa]

v [m3/kg]

h [kJ/kg]

s [kJ/(kg K)]

1

272.15

         0.14

         0.16

400

1.80

2'

339.15

         1

         0.024

448

1.80

2

356.15

         1

         0.026

464

1.85

3

313.15

         1

         0.0009

256

1.19

4

303.15

         1

         0.0008

240

1.14

5

253.15

         0.14

         0.052

240

1.18

6

253.15

         0.14

         0.15

384

1.73

 

 

1.     

2.      Dall'espressione del flusso termico scambiato all'evaporatore:

ricaviamo la portata di fluido frigorigeno:

da cui:

 

3.     

 

4.     

 

Ovviamente risulta:

 

 

 

 

Esercizio 2

 

Poich้ A1 A2 A3 = A e F13 F32 = 1, la resistenza termica totale ่ data da:

 

 

si ha:

 

1.     

 

2.