Prova
scritta di Fisica Tecnica - 05.06.2000
(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali, Elettronica)
Esercizio
1
Una portata d'aria
esterna 10 m3/min entra in un condizionatore da finestra,
alle condizioni
t1
= 30 °C e j1 = 80 %, ed esce alle
condizioni di saturazione a t2 = 14 °C.
La parte di vapore d'acqua che condensa, a seguito delle trasformazioni, lascia il
condizionatore a tl
= 14 °C.
Nelle ipotesi che la
pressione sia costante e pari a 101.325 kPa, determinare la potenza termica del
condizionatore e la quantità di vapore sottratta all'aria.
Note:
§
Si ricorda che 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
cl = 4.18 kJ/(kg K)
R = 0.287 kJ/(kg K) [Costante caratteristica
dell'aria secca]
Ma = 28.97
kg/kmol,
Mv = 18.02 kg/kmol
Esercizio
2
Una portata d'acqua 0.015 kg/s scorre all'interno di una tubazione
metallica di piccolo spessore, di lunghezza L = 1 m e diametro interno D = 3 mm. La
temperatura dell'acqua, all'ingresso nella tubazione, è pari a Tm,i
= 97 °C.
Determinare la
temperatura di uscita dell'acqua dalla tubazione nei due casi:
1.
Superficie della
tubazione mantenuta ad una temperatura costante Ts = 27 °C;
2.
Superficie esterna
della tubazione esposta ad un ambiente nel quale l'aria si trova a
T¥ = 27 °C, e lo scambio
termico fra questa e la tubazione avviene per convezione libera, con un valore del
coefficiente di scambio termico convettivo hest = 5 W/(m2K).
Note:
§
Per l'acqua si
assumano - ad un'opportuna temperatura - le seguenti proprietà termofisiche:
r =
1000 kg/m3;
c = 4.18 kJ/(kg K);
m =
453´10-6
kg/(m s);
k = 0.656 W/(m K); Pr= 2.88
§
Per valutare il
coefficiente di scambio termico convettivo dell'acqua all'interno della tubazione, si
utilizzi, giustificandolo, la correlazione di Dittus-Boelter:
dove
L e D rappresentano, rispettivamente, la lunghezza ed il diametro della tubazione, e
l'esponente n assume i valori:
n = 0.4 nel caso
di riscaldamento (Ts > Tm)
n = 0.3 nel caso
di raffreddamento (Ts < Tm)
June 6th, 2000 - the WebMaster