Prova scritta di Fisica Tecnica I – 28.06.2005

(Nuovo Ordinamento - Ing. Meccanica, Navale)

 

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NOME e COGNOME                                   CORSO di LAUREA                                                   Voto/i

 

 

 

Esercizio

Una bombola di volume V contiene inizialmente del fluido frigorigeno R134a alla pressione p1 in condizioni di vapore saturo secco.

Successivamente la bombola viene collegata ad una linea di distribuzione di R134a, nella quale quest’ultimo si trova, in condizioni di liquido sottoraffreddato, a pressione pe e temperatura te. La valvola di intercettazione viene chiusa quando si osserva che la bombola contiene liquido saturo alla pressione pe.

Servendosi della tabella allegata, relativa alle proprietà dell’R134a in condizioni di saturazione, e trascurando le variazioni di energia cinetica e potenziale, determinare:

1.      La massa del fluido refrigerante Δme entrata nella bombola;

2.      Il calore scambiato dalla bombola durante il processo di riempimento .

 

Nota:

Si ricorda che l’entalpia del liquido sottoraffreddato si può valutare, con buona approssimazione, assumendola pari a quella del liquido saturo alla stessa temperatura.

 

TEMA

V [m3]

p1 [MPa]

pe [MPa]

te [°C]

A

0.10

1.0

1.2

30

B

0.25

1.0

1.5

40

 

 


 

Soluzione

 

1.      La massa di fluido contenuta inizialmente nella bombola è pari a:

con v1 volume specifico del vapore saturo secco, letto dalla tabella (interpolando) in funzione di p1.
Analogamente la massa di fluido contenuta nella bombola alla fine del processo di riempimento è data da:

dove v2 rappresenta, in questo caso, il volume specifico del liquido saturo alla pressione pe, ricavato dalla tabella.
Essendo:
m2 = m1 + Δme
si ricava:
Δme = m2 - m1

2.      Dal bilancio di primo principio per sistemi aperti:

Nel nostro caso (una sola entrata) si ha:

Si ottiene pertanto:

Dove:

ed i valori specifici dell’energia interna si ricavano dalle:

con i valori dell’entalpia letti dalla tabella
.
L’entalpia del fluido nelle condizioni della linea di distribuzione viene approssimata con quella del liquido saturo alla stessa temperatura:

 

TEMA

Δme [kg]

 [kJ]

A

106.9

1787

B

256.8

4103