Prova scritta di Fisica Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 22.11.2007
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
In un ciclo Rankine a risurriscaldamento di vapore, realizzato con l’impianto schematizzato in figura, il vapor d’acqua entra nella sezione ad alta pressione della turbina nelle condizioni di pressione e temperatura p3 = 16 MPa e t3 = 580 °C, e si espande fino alla pressione intermedia p4 = 1.8 MPa. Il vapore viene quindi inviato nuovamente alla caldaia dove si surriscalda, a pressione costante, fino alla temperatura t5 = 580 °C. Esso viene quindi rinviato in turbina e fatto espandere, nello stadio a bassa pressione, fino alla pressione di condensazione p6 = p1 = 0.005 MPa, a cui corrisponde la temperatura di saturazione t6 = t1 = 32.9 °C. La pompa aspira il liquido saturo all’uscita dal condensatore e lo comprime, isoentropicamente, fino alla pressione del generatore.
Servendosi dell’allegato
diagramma (h, s) del vapore, e nelle
ipotesi di poter trascurare le perdite di carico nel generatore e nel
condensatore e le variazioni di energia cinetica e potenziale in tutte le
trasformazioni, tracciare il ciclo sul piano (T, s) e calcolare:
1) Il rendimento ηi del ciclo (ideale) nel caso di espansioni isoentropiche;
2) Il rendimento η del ciclo nell’ipotesi che il rendimento isoentropico di espansione, per ambedue gli stadi, sia pari a ηie = 0.9.
Nota:
Si assuma per l’acqua, in fase liquida, cl =
4.187 kJ/(kg K) e v = 1×10-3 m3/kg.
In una particolare applicazione che riguarda il flusso d’aria su una
superficie riscaldata, la distribuzione della temperatura dell’aria in
direzione normale alla superficie, per un’assegnata distanza dal bordo
d’ingresso, è approssimata dalla seguente espressione:
dove y è la distanza in
direzione normale alla superficie, u∞
è la velocità indisturbata dell’aria e Pr è il numero di Prandtl.
Se t∞ = 120 °C, ts
= 20 °C e u∞ =
0.1 m/s, determinare:
Nota:
Per le proprietà termodinamiche dell’aria si
faccia uso della tabella allegata.
Prova scritta di Fisica
Tecnica, Fisica Tecnica I e Fisica Tecnica II – 22.11.2007
Soluzioni
Esercizio 1
1) ηi = 0.463
2)
η
= 0.423
Esercizio 2