Prova scritta di Fisica Tecnica - 14.02.2000

(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali, Elettronica, Civile, Edile ed Ambientale)


Termodinamica

Una turbina a vapore è collegata, in parallelo, ad una valvola di laminazione attraverso cui passa una frazione w = 0.1 della portata di massa = 5 kg/s.
Le condizioni di entrata sono t1 = 450°C, p1 = 5 MPa; la pressione di uscita è p4 = 2 MPa.
Si ritengano trascurabili gli scambi termici con l'ambiente e le variazioni di energia cinetica e potenziale.
Sapendo che il rendimento isoentropico della turbina è hie= 0.9, avvalendosi del diagramma (h, s), si determinino:

  1. le entalpie e le entropie (h1, s1), (h3, s3) rispettivamente per i punti 1 e 3;
  2. l'entalpia e l'entropia (h2, s2) nel punto 2, la potenza ottenuta nella turbina P’turbina;
  3. l'entalpia, l'entropia e la temperatura (h4, s4, t4) nel punto 4;
  4. la produzione di entropia nel processo, espressa in kW/K.

Si traccino inoltre sul diagramma (h, s) le trasformazioni 1-2 e 1-3 e si identifichi il punto 4.


Trasmissione del calore

Un tratto di elemento tubolare di raggio interno pari a e raggio esterno è formato da tre strati la cui successione dal lato interno a quello esterno, lo spessore e la conducibiltà termica del materiale sono riportati nella seguente tabella:

i

Si (m)

ki (W/m K)

1

0.05

20

2

0.03

-

3

0.02

1

Nel tubo scorre un fluido la cui temperatura è pari a ti = 100 °C mentre la temperatura della superficie interna è pari a t1 = 60 °C. Si chiede di calcolare la conducibilità k2 del materiale del secondo strato se la temperatura superficiale esterna del tubo è pari a t4 = 20 °C ed il coefficiente di scambio termico per convezione nel tubo è pari a .


Soluzioni

Termodinamica

 

Dal diagramma (h, s):

h1= 3316 kJ/kg

s1=6.82 kJ/kg K

h3=h1

p3=p2=p4

s3=7.23 kJ/kg K

Dal diagramma (h, s):

h2' =3053 kJ/kg

h2=3079.3 kJ/kg

Pturbina=1065.2 kW

Dal diagramma (h, s):

h4=3103 kJ/kg

s4=6.9 kJ/kg K

t4=330 °C

 

=0.41 kW/K

 

Trasmissione del calore


February 16th, 2000 - the WebMaster