Prova scritta di Fisica Tecnica -
06.09.2000
(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei
Materiali, Elettronica)
.. .
..
..
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 -20ฐC
e la temperatura di condensazione di 40ฐC.
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 = 5.67ด10-8 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 ฎ 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 บ A2 บ A3 = A e F13
บ F32 = 1, la resistenza termica totale ่
data da:
si ha:
1.
2.