Prova scritta di Fisica Tecnica - 2 luglio 2001

(ing. Civile, Edile, Ambiente e Territorio)



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NOME e COGNOME CORSO di LAUREA VOTO






Termodinamica


In un ferro da stiro a vapore, per ottenere una portata di vapore, l'acqua alla temperatura t1 = 25 °C viene pompata in una caldaia dove evapora ed esce in condizioni di saturazione alla temperatura t3 = 150 °C, il vapore prodotto viene quindi laminato sino alla pressione ambiente.

Si chiede di tracciare il processo in un diagramma T-s ed utilizzando il diagramma h-s allegato di determinare:

  1. il flusso termico scambiato in caldaia q (kW);

  2. la temperatura del vapore in uscita t4 (°C);

  3. la potenza assorbita dalla pompa P (W);

  4. la generazione complessiva di entropia per unità di tempo, trascurando le perdite di carico (kW/K).




Trasmissione del calore


Un elemento riscaldante elettrico a sezione circolare avente raggio r deve fornire un flusso termico per unità di lunghezza ad una massa d'acqua alla temperatura tf ipotizzata costante nel tempo.

  1. Nell'ipotesi che il coefficiente di scambio termico convettivo sia pari ad, si calcoli la temperatura t1 (°C) raggiunta dalla superficie dell'elemento riscaldante;

  2. nell'ipotesi che il coefficiente di scambio termico convettivo sia ancora pari ad, si calcoli la nuova temperatura t1 (°C) raggiunta dalla superficie dell'elemento riscaldante dopo che su di esso si è depositato uno strato di calcare avente conduttività termica= 0,2 W/(m K) e spessore s = 1 mm;

  3. nelle condizioni del punto 2), si calcoli la temperatura t2 (°C) sulla superficie esterna dello strato di calcare.


Dati: r = 2 cm; = 3000 W/m tf = 70 °C = 500 W/(m2 K)

Termodinamica


Dal diagramma (h-s) si ricavano i valori di entalpia specifica ed entropia specifica per l'acqua nel punto 3:


h3 = 2750 kJ/kg

h1 = cl t1 = 104,7 kJ/kg


q = (h3 - h2) » (h3 - h1)= 0,735 kW


dal diagramma t4 = 130 °C


p1 = 101325 Pa, p2 = 0,48 Mpa,

P = =

s1== 3,67 J/(kg K), s4 = 7,55 J(kg K)




Trasmissione del calore