Prova scritta di
Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 10.09.2004
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
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 t3 =
1300 °C (massima) e t1 =
20 °C (minima). Il calore fornito per ogni chilogrammo d’aria è
= 700 kJ/kg.
Calcolare:
1) Il rapporto volumetrico di compressione, rv;
2) Il rendimento di primo principio, η;
3) Il rapporto fra le pressioni massima e minima del
ciclo.
Un
flusso d’aria forzata, alla temperatura t∞
= 25 °C e velocità u∞
= 10 m/s, è utilizzato per raffreddare i componenti elettronici disposti su un
circuito stampato, come schematizzato in figura.
Uno dei componenti, un chip di altezza trascurabile e
base di dimensioni l×l con l = 4 mm, si trova ad una distanza L = 120 mm dal bordo d’ingresso del circuito stampato. Le misure
sperimentali hanno evidenziato che, a causa della presenza dei componenti
elettronici, il numero di Nusselt locale Nux
differisce da quello ottenuto su una lastra piana, ed è ben approssimato dalla
relazione:
Stimare
la temperatura superficiale del chip se questo dissipa un flusso qg = 30 mW.
Nota:
Si assumano per l’aria, ad un’opportuna temperatura da specificare, le
seguenti proprietà termofisiche:
k = 26.9×10-3 W/(m K); Pr
= 0.703; ν = 16.69×10-6
m2/s
Soluzioni
Esercizio
1
1)
2)
3)
Esercizio 2
Dal bilancio di energia:
cioè
dove
è il valore medio del
coefficiente convettivo sulla superficie del chip, ed Achip =
l×l è la superficie di scambio termico del chip.
Si
assume, per semplicità, che , cioè che il valore medio del coefficiente convettivo possa
venire approssimato dal valore locale del coefficiente valutato a x =L.
In
tale ipotesi: