Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 11.09.2007

Fisica Tecnica VO e Fisica Tecnica II NO AA 2005-06 e seguenti – 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

 

Esercizio 1

 

Un ciclo Diesel ideale ad aria standard (R = 0.287 kJ/(kg K), k = 1.4) è caratterizzato da un rapporto volumetrico di compressione rv = v1/v2 = 19, ed un rapporto volumetrico di combustione pari a rc = v3/v2 = 1.8. All’inizio del processo di compressione, il fluido si trova in condizioni di pressione p1 =101.325 kPa e temperatura T1 = 300 K, ed occupa un volume pari a V1 = 500 cm3.

Determinare nell’ordine:

1.      I valori di temperatura T2, T3 e T4;

2.      Il rendimento di primo principio del ciclo η;

3.      Il lavoro netto prodotto durante il ciclo .

 

 

 

 

Esercizio 2

Un flusso d’aria forzata, alla temperatura t = 27 °C e velocità u = 10 m/s, è utilizzato per raffreddare i componenti elettronici disposti su un circuito stampato, come illustrato in figura.

Uno dei componenti, un chip di altezza trascurabile e base di dimensioni l×l con l = 4 mm, si trova ad una distanza
L = 65 mm dal bordo d’ingresso del circuito stampato, e dissipa un flusso qg = 20 mW.

 

Stimare la temperatura superficiale del chip nei due casi in cui sia o meno presente un turbolatore, dispositivo in grado di provocare la transizione a  regime turbolento dello strato limite sin dal bordo d’ingresso.

Note:

  1. Per il calcolo del coefficiente di scambio termico, si faccia uso delle correlazioni valide per la lastra piana:

    1. valida nella regione laminare
      () per 

    2. valida nella regione turbolenta
      () per 
  2. Si assumano per l’aria, ad un’opportuna temperatura da specificare, le seguenti proprietà termofisiche:
    k = 27.4×10-3 W/(m K);            Pr = 0.705;              ν = 17.4×10-6 m2/s

Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 11.09.2007

 

Soluzioni

Esercizio 1

 

  1. T2 = 974 K
    T3 = 1753.5 K
    T4 = 683.2 K

  2. η = 0.65

  3.  kJ

 

Esercizio 2

 

1.  Senza turbolatore
Ts = 79 °C

2.  Con turbolatore
Ts = 52 °C