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Cognome e Nome............................................................................................ Matricola........................................ Corso di Laurea in Ingegneria Chimica, esame di “Macchine e Sistemi Energetici” 15 Febbraio 2019 Esercizio 1 (9 punti) Il sistema in figura opera in condizioni stazionarie ed il fluido circolante è acqua ( 𝝆 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒌𝒈 𝒎𝟑 , 𝒄𝑳 = 𝟒𝟏𝟖𝟔 𝑱 𝒌𝒈𝑲 ). L’impianto è costituito da un serbatoio adiabatico e con pelo libero atmosferico (sezione 1), da una tubazione NON adiabatica e da una valvola adiabatica attraverso la quale l’acqua viene scaricata in atmosfera (sezione 2). Sono noti i seguenti dati di impianto: - sezione 2 posta 40 m sotto la sezione 1: 𝒛𝟏 − 𝒛𝟐 = 𝟒𝟎 𝒎; - temperatura acqua nel bacino: 𝑻𝟏 = 𝟑𝟎 °𝑪 = 𝒄𝒐𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆; - diametro tubazione: 𝒅𝒕 = 𝟎. 𝟎𝟓 𝒎 - diametro scarico valvola (100% aperta): 𝒅𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟐 𝒎; - perdite di carico nella tubazione 𝒕 e nella valvola 𝒗 (entrambe riferite all’energia cinetica nella tubazione): 𝝃𝒕 = 𝟐 𝒒𝒖𝒐𝒕𝒆 𝒄𝒊𝒏𝒆𝒕𝒊𝒄𝒉𝒆, 𝝃𝒗 = 𝟑 𝒒𝒖𝒐𝒕𝒆 𝒄𝒊𝒏𝒆𝒕𝒊𝒄𝒉𝒆; - la tubazione (non adiabatica) cede all’ambiente una potenza termica pari in modulo a |𝑸̇ | = 𝟑𝟓 𝒌𝑾. Si richiede di determinare: a. la velocità 𝑽𝟐 dell’acqua allo scarico della valvola in atmosfera; b. la temperatura 𝑻𝟐 dell’acqua allo scarico della valvola in atmosfera. La valvola viene successivamente chiusa, producendo una riduzione del diametro allo scarico pari al 50% e un incremento dell a perdita di carico nella valvola : 𝒅′𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟏 𝒎, 𝝃′𝒗 = 𝟓 𝒒𝒖𝒐𝒕𝒆 𝒄𝒊𝒏𝒆𝒕𝒊𝒄𝒉𝒆 (sempre riferite all’energia cinetica nella tubazione). Determinare: c. la nuova portata massica 𝒎̇ ′ scaricata dalla valvola; d. la potenza termica 𝑸̇ ′ che l’acqua deve scambiare con l’ambiente tramite la tubazione affinché la temperatura allo scarico della valvola resti immutata rispetto al…