2020 21 Exam collection

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Politecnico di Milano - A.A. 2020/2021 Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Esame di Fisica Tecnica - Appello del 25 gennaio 2021 Problema 1 (8 punti) Un'autoclave (recipiente ermeticamente chiuso con pareti rigide) è divisa in due sezioni comunicanti tra loro tramite una valvola. Inizialmente la valvola è chiusa. Una sezione contiene vapor saturo d'acqua alla pressione pA 1 = 4 MPa che occupa un volume VA 1 = 1 m3, mentre l'altra sezione contiene acqua alla pressione pB 1 = 20 MPa e temperatura TB 1 = 770◦C che occupa un volume VB 1 = 1 m3. Ad un certo istante la valvola viene aperta e trascorso un certo tempo l'acqua si porta in uno stato di equilibrio alla pressione di 30 bar. Determinare: 1. la temperatura nale dell'acqua, in ◦C 2. il calore scambiato con l'ambiente, in MJ e valore assoluto 3. l'entropia prodotta per irreversibilità, in kJ/K, considerando un calore scambiato di 100 MJ con un ambiente a T0 = 20◦C 4. l'energia disponibile dell'acqua nello stato nale rispetto ad un serbatoio a temperatura T0 = 20◦C, in MJ Problema 2 (6 punti) Aria umida a 12◦C, 1 atm, 40% di umidità relativa e con una portata di 1 m3/s di aria secca entra in uno scambiatore di calore controcorrente. Un usso separato di aria (gas perfetto biatomico) con una portata massica di 0.875 kg/s entra alla temperatura di 280◦C e pressione di 1 atm ed esce a 220◦C. Trascurando le dispersioni termiche verso l'ambiente circostante, le cadute di pressione di ciascuna corrente, così come le variazioni di energia cinetica e potenziale, determinare: 1. la portata massica di aria secca in ingresso, in kg/s 2. la temperatura di uscita dell'aria umida, in ◦C, assumendo una portata di aria secca in ingresso di 1 kg/s 3. la produzione di entropia per irreversibilità, in W/K, assumendo una portata di…