Prova scritta di Fisica Tecnica – 27.06.2003 – Vecchio Ordinamento

Fisica Tecnica I – solo Esercizio 1; Fisica Tecnica II – solo Esercizio 2 – Nuovo Ordinamento

 

(Ing. Meccanica, Navale, Elettrica, dei Materiali, Elettronica)

 

 

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NOME e COGNOME                          CORSO di LAUREA                                        Voto

 

 

Esercizio 1

Il condensatore di un condizionatore autonomo trasportabile tipo Pinguino, è costituito da una batteria alettata la cui superficie esterna è raffreddata, nelle condizioni di maggiore carico, da una portata d’aria = 100 kg/h a temperatura d’entrata te = 30 °C ed umidità relativa φe = 60 %,  miscelata ad una portata d’acqua =1.5 kg/h a temperatura tw = 26 °C. In uscita si ha aria umida perfettamente miscelata alla temperatura tu = 38 °C.

Nell’ipotesi che la pressione sia costante e pari a p = 101.325 kPa, calcolare:

  1. L’umidità specifica xe ed entalpia he dell’aria entrante, e l’entalpia hw dell’acqua entrante;
  2. L’umidità specifica xu e l’entalpia hu dell’aria uscente;
  3. Il flusso termico [kW] fornito dal condensatore.

Note:

§         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,             cw = 4.187 kJ/(kg K)    
 Ma = 28.97 kg/kmol,          Mv = 18.02 kg/kmol

Ra = 0.287 kJ/(kga K)    [Costante caratteristica dell'aria secca]
Rv = 0.461 kJ/(kgv K)     [Costante caratteristica del vapore]

Esercizio 2

Come schematizzato in figura, la parete di un forno è composta di tre materiali diversi, A, B, e C.

È noto il valore della conducibilità termica dei materiali A e C, pari a:

kA = 15 W/(m K);  kC = 40 W/(m K)

mentre la conducibilità termica del materiale B è incognita.

Gli spessori dei tre strati sono:

       LA = 0.30 m;        LB = 0.15 m;        LC = 0.15 m

A regime le misure effettuate indicano una temperatura della superficie esterna del forno ts,e = 20 °C, ed una temperatura della superficie interna ts,i = 600 °C, mentre l'aria interna al forno ha una temperatura t¥,i = 800 °C.
Il coefficiente convettivo interno è noto, e pari a hi = 25 W/(m2K).

Qual è il valore della conducibilità termica del materiale B, kB ?

 


Soluzioni

Esercizio 1

  1. xe = 16.1 gv/kga
    he = 2486 kJ/kga
    hw = 108.9 kJ/kgv

 

  1. xu = 31.1 gv/kga
    hu = 118.2 kJ/kga

 

  1. = 1.26 kW

 

 

Esercizio 2

kB = 1.63 W/(m K)