Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 26.06.2007
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)
……………………….. .……………………….. …………………..……
NOME e COGNOME CORSO di
LAUREA Voto/i
Appaiono periodicamente sulla stampa annunci sulla prossima
commercializzazione di vetture mosse da motori ad aria compressa, assieme alla
descrizione delle doti di efficienza, silenziosità ed assenza di emissioni inquinanti
che le caratterizza.
Fra le numerose difficoltà che hanno sinora impedito la commercializzazione di
una vettura di questo tipo, le principali riguardano la scarsa autonomia, ed il
notevole raffreddamento dell’aria a seguito dell’espansione, con conseguente
formazione di ghiaccio ed arresto del propulsore. Una delle soluzioni proposte
per ovviare a tali difficoltà, consiste nel frazionamento dell’espansione in
tre stadi, con inter-riscaldamento intermedio con l’aria ambiente, tramite
scambiatori di calore, come schematizzato in figura.
Nelle ipotesi di poter considerare l’aria un gas ideale a calori
specifici costanti (R = 0.287 kJ/(kg
K), k = 1.4) e trascurare eventuali
variazioni di energia cinetica e potenziale, determinare il lavoro specifico,
espresso in kJ/kg e Wh/kg, e la temperatura minima dell’aria nei seguenti casi
nei quali l’espansione avvenga dalle condizioni p1, t1=
tamb, alla pressione pamb:
1.
espansione
isoterma monostadio;
2.
espansione
isoentropica monostadio;
3.
espansione
adiabatica monostadio, caratterizzata da rendimento isoentropico di espansione = 0.7;
4.
espansione
adiabatica a tre stadi, con = 0.7 per tutte le tre espansioni, e doppio
inter-riscaldamento intermedio alla temperatura ambiente tamb, con rapporti delle pressioni
.
Tracciare infine i quattro diversi processi sui piani T-s e p-v.
TEMA |
|
|
|
A |
30 |
0.1013 |
20 |
B |
20 |
0.1013 |
20 |
Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 26.06.2007
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)
……………………….. .……………………….. …………………..……
NOME e COGNOME CORSO di
LAUREA Voto/i
In un processo
produttivo è necessario fissare un film di materiale trasparente su un
substrato, come schematizzato in figura, mantenendo per un certo tempo, ad una
temperatura t0, la giunzione
film-substrato.
Per far ciò, si
utilizza un flusso termico radiante specifico , che viene interamente assorbito sulla superficie del
substrato all’interfaccia con il film. L’altra superficie del substrato è
mantenuta alla temperatura t1,
mentre la superficie esterna del film è lambita da aria alla temperatura
con un coefficiente
convettivo h.
Nelle ipotesi di flusso monodimensionale stazionario, nell’ordine:
1. Rappresentare il circuito termico equivalente del sistema;
2.
Calcolare il flusso termico che è richiesto per
mantenere l’interfaccia film-substrato alla temperatura t0.
TEMA |
Lf [mm] |
kf [W/(m K)] |
Ls [mm] |
ks [W/(m K)] |
|
h [W/(m2 K)] |
t1 [°C] |
t0 [°C] |
A |
0.25 |
0.025 |
1.0 |
0.050 |
20 |
50 |
30 |
60 |
B |
0.25 |
0.025 |
1.5 |
0.075 |
25 |
30 |
30 |
60 |
Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica
Tecnica I e Fisica Tecnica II – 26.06.2007
Soluzioni
Esercizio 1
|
Lisot |
Tisoe |
Lisoe |
Tad |
Lad |
T3st |
L3st |
|||||||
TEMA |
[kJ/kg] |
[Wh/kg] |
[K] |
[°C] |
[kJ/kg] |
[Wh/kg] |
[K] |
[°C] |
[kJ/kg] |
[Wh/kg] |
[K] |
[°C] |
[kJ/kg] |
[Wh/kg] |
A |
478.8 |
133.0 |
57.7 |
-215.5 |
236.5 |
65.7 |
128.3 |
-144.8 |
165.6 |
46.0 |
207.3 |
-65.9 |
258.7 |
71.9 |
B |
444.7 |
123.5 |
64.8 |
-208.4 |
229.4 |
63.7 |
133.3 |
-139.9 |
160.6 |
44.6 |
212.0 |
-61.2 |
244.6 |
67.9 |
Esercizio 2
TEMA |
|
|
|
|
A |
0.020 |
0.010 |
0.020 |
2833.3 |
B |
0.033 |
0.010 |
0.020 |
2307.7 |