Prova scritta di Fisica Tecnica - 02.12.2002
(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica,
dei Materiali, Elettronica)
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NOME e COGNOME CORSO
di LAUREA Voto
Un ambiente di volume V = 50 m3 contiene aria alla
pressione p = 101.325 kPa,
temperatura t = 35 °C ed umidità
relativa φ = 40%.
Determinare, nell’ordine:
1.
L’umidità specifica x
[gv/kga];
2.
L’entalpia dell’aria h [kJ/kga];
3.
Il volume specifico dell’aria v [m3/kga ];
4.
La quantità di vapore contenuta nell’ambiente mv [kgv];
5.
La temperatura di rugiada tR [°C];
6.
La temperatura di bulbo bagnato tbb [°].
Note:
§
La pressione di saturazione per l'acqua può venire
valutata, per t³0°C, con la relazione approssimata:
dove ps(t)
[Pa] è la pressione di saturazione, e t[°C] è la temperatura.
§
Per il calcolo delle proprietà dell'aria umida e
dell'acqua si utilizzino i seguenti valori:
cpa = 1.006 kJ/(kg K), cpv
= 1.875 kJ/(kg K), r0
= 2501 kJ/kg
Ma = 28.97 kg/kmol, Mv = 18.02 kg/kmol
Ra = 0.287 kJ/(kga K) [Costante caratteristica dell'aria secca]
Rv = 0.461 kJ/(kgv K)
[Costante caratteristica del vapore]
Una portata d’acqua = 1.2 kg/s, alla temperatura Tc,i = 20 °C, è utilizzata per raffreddare una
portata d’olio
= 1.5 kg/s alla
temperatura iniziale Th,i = 200 °C. Il valore della trasmittanza
termica è U = 200 W/(m2K), e la superficie
di scambio termico A = 18 m2.
Valutare la temperatura di uscita dell’olio nei due casi:
1.
Scambiatore
a tubi concentrici equicorrente;
2.
Scambiatore
a tubi concentrici controcorrente.
Note:
·
L’efficienza di uno scambiatore di calore a tubi coassiali, operante
equicorrente, è data dalla:
e quella di uno scambiatore di calore a tubi coassiali operante controcorrente è:
con NTU = UA/Cmin e r=Cmin/Cmax
·
Si assumano i seguenti calori specifici medi:
acqua: cc = 4.181
kJ/(kg K); olio: ch = 1.9 kJ/(kg K)
Soluzioni
Esercizio 1
2.
h = 71.7 kJ/kga
5.
tR = 19.44 °C
Esercizio 2