Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 23.01.2007

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)

 

………………………..                     .………………………..                         …………………..……

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 = 20, ed un rapporto volumetrico di combustione pari a rc = v3/v2 = 1.9. Alla fine del processo di compressione, il fluido si trova in condizioni di pressione p2 = 6.852 MPa e temperatura t2 = 750 °C, ed occupa un volume V2 = 15 cm3.

Determinare nell’ordine:

1.      I valori di temperatura T1, T3 e T4;

2.      Il rendimento di primo principio del ciclo η;

3.      Il lavoro netto prodotto durante il ciclo .

 

 

 

Esercizio 2

 

Per raffrescare un’abitazione nel periodo estivo, senza far uso di sistemi di condizionamento basati su cicli inversi a compressione di vapore, si pensa di utilizzare la presenza di un corpo d’acqua, la cui temperatura è pari a t = 17 °C, facendovi passare l’aria all’interno di una tubazione di plastica, di conducibilità termica k = 0.15 W/(m K), diametro interno Di = 0.15 m e diametro esterno De = 0.17 m. L’aria entra nella tubazione ad una temperatura tm,i = 29 °C, con una portata volumetrica = 0.025 m3/s.

Nell’ipotesi che il coefficiente convettivo esterno (lato acqua) sia pari a he = 1500 W/(m2 K), e la temperatura di uscita dell’aria dalla tubazione sia tm,o = 21 °C, determinare nell’ordine:

1.       Il coefficiente convettivo interno hi [W/(m2 K)];

2.       Il valore della trasmittanza Ui [W/(m2 K)] riferita al diametro interno della tubazione;

3.       La minima lunghezza L [m] della tubazione necessaria a tale compito.

 

§  Per valutare il coefficiente di scambio termico convettivo dell'aria all'interno della tubazione, si utilizzi, giustificando, la correlazione di Dittus-Boelter:

dove L e D  rappresentano, rispettivamente, la lunghezza ed il diametro della tubazione, le proprietà termodinamiche vanno valutate alla temperatura media tm,  e l'esponente n assume i valori:

n = 0.4 nel caso di riscaldamento    (t > tm)           

n = 0.3 nel caso di raffreddamento  (t < tm)

§  Per le proprietà termodinamiche dell’aria si faccia uso della tabella allegata.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 23.01.2007

 

Soluzioni

 

Esercizio 1

 

1)          Dalla  si ha
 [kg]
 [m3/kg]    (poteva venire ricavato dalla )
  da cui

 [K]

 e poiché   e     si ha

[K] 



= 757.9 [K]

2)           = -322.2 [kJ/kg]
 = 924.4 [kJ/kg]
 = 0.651 

3)         
= 0.211 [kJ]

 


 

Esercizio 2

 

Per ciò che riguarda le proprietà termofisiche, si ha che:

 

1)     = 0.02888 [kg/s]
 = 1.336
´104  >  104

= 7.24 [W/(m2 K)]

2)     = 4.97 [W(m2 K)]

3)    Dalla

si ha
 = 13.7 [m]