Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 17.04.2007
Fisica Tecnica VO e Fisica Tecnica II NO AA 2005-06 – Esercizi 1 e 2
NO AA 2004-05 e precedenti: Fisica Tecnica I – solo Esercizio 1; Fisica Tecnica II – solo Esercizio 2
(Ing. Meccanica, Navale,
Elettrica, dei Materiali)
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NOME e COGNOME CORSO di
LAUREA Voto/i
Un impianto frigorifero
ad aria a ciclo chiuso, della potenzialità
= 35 kW, consiste di un compressore centrifugo, una turbina e
due scambiatori di calore, come schematizzato in figura.
I processi di compressione ed espansione sono entrambi adiabatici irreversibili, e l’aria può essere considerata un gas ideale con R = 0.287 kJ/(kg K) e k = 1.41.
All’ingresso del compressore le
condizioni dell’aria sono p1 = 100 kPa e t1
=
Trascurando eventuali variazioni di
energia cinetica e potenziale, e ritenendo isobare le trasformazioni e
, calcolare nell’ordine:
a) Tracciare l’andamento del ciclo sul piano T-s;
b) La
temperatura di fine compressione e di fine espansione
nell’ipotesi di
isoentropicità;
c) I
rendimenti isoentropici dell’espansione e della compressione
;
d) La
portata di massa dell’aria ;
e) La
potenza di compressione ;
f)
La potenza utile alla turbina ;
g) Il
coefficiente di effetto utile del ciclo .
Una scanalatura a V, profonda H =
ε = 0.7, determinare
nell’ordine:
1) Il fattore di vista F12;
2) Il flusso termico specifico, q”=q/A2, che lascia la scanalatura attraverso l’apertura;
3) L’emissività effettiva εe della scanalatura, definita come il rapporto fra il flusso termico che lascia la cavità attraverso l’apertura, ed il flusso termico emesso da una superficie nera di area pari all’apertura e con temperatura uguale a quella delle pareti della scanalatura.
Nota:
La costante di Stefan-Boltzmann
vale σ = 5.67´ 10-8 W/(m2K4)
Suggerimento:
Si consideri l’apertura della
scanalatura, superficie A2, come una superficie nera a temperatura
di 0 K.
Soluzioni
Esercizio 1
b)
= 354.5 K =
= 264.0 K = -
c) = 0.816;
= 0.830
d) = 1.69 kg/s
e) = 123.4 kW
f)
= 75.1 kW
g) = 0.72
Esercizio 2
1)
Dalla
regola della somma
Dalla legge di reciprocità
=0.342
2)
Per
una cavità costituita da due superfici grigie diffuse
In questo caso, essendo ε2 = 1 e T2 =
0 K, risulta J2 = Eb2 =0, perciò (ε
≡ ε1)
3)