Raccolta esercitazioni del corso

Informazioni sul documento

Università: Politecnico di Milano
Corso di laurea: Aerospace Engineering
Materia: Fisica Tecnica
Docente: INZOLI
Anno accademico: 2021-2022
Classificazione: Esercizi · Completi
Formato originale: PDF
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Materiale completo di Fisica Tecnica per il corso di Aerospace Engineering presso Politecnico di Milano. Il documento tratta: ESERCITAZIONI DI FISICA TECNICA FABIO INZOLI – GIORGIO BESAGNI 1 SOMMARIO ESERCITAZIONI DI FISICA TECNICA: INDICAZIONI PER LO SVOLGIMENTO DEGLI ESERCIZI 3 1 ESERCITAZIONE#1 ‐ EQUAZIONI DI STATO. BILANCI PER SISTEMI CHIUSI 7 Richiamo di teoria 7 esercizi 8 2 ESERCITAZIONE#2 –…

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SOMMARIO ESERCITAZIONI DI FISICA TECNICA: INDICAZIONI PER LO SVOLGIMENTO DEGLI ESERCIZI 3 1 ESERCITAZIONE#1 ‐ EQUAZIONI DI STATO. BILANCI PER SISTEMI CHIUSI 7 Richiamo di teoria 7 esercizi 8 2 ESERCITAZIONE#2 – TRASFORMAZIONI DI GAS IDEALI. 9 Richiamo di teoria 9 esercizi 10 3 ESERCITAZIONE#3 – STATI BIFASE 11 Richiamo di teoria 11 esercizi 13 4 ESERCITAZIONE#4 – MACCHINE TERMODINAMICHE 14 Richiamo di teoria 14 ESERCIZI 15 5 ESERCITAZIONE#5 – SISTEMI APERTI 16 Richiamo di teoria 16 esercizi 18 6 ESERCITAZIONE#6 – CICLI TERMODINAMICI 20 Richiamo di teoria 20 esercizi 22 7 ESERCITAZIONE#7 – EFFLUSSO 25 Richiamo di teoria 25 esercizi 26 8 ESERCITAZIONE#8 – COMBUSTIONE 27 Richiamo di teoria 27 Esercizi 28 9 ESERCITAZIONE#9 – ARIA UMIDA 29 Richiamo di teoria 29 esercizi 32 10 ESERCITAZIONE#10 – CONDUZIONE 33 Richiamo di teoria 33 esercizi 35 11 ESERCITAZIONE#11 – CONVEZIONE 37 Richiamo di teoria 37 esercizi 39 12 ESERCITAZIONE#12 – SCAMBIATORI DI CALORE 40 Richiamo di teoria 40 esercizi 42 13 ESERCITAZIONE#13 – IRRAGGIAMENTO 43 richiamo di teoria 43 esercizi 44 2

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1 ESERCITAZIONE#1 ‐ EQUAZIONI DI STATO. BILANCI PER SISTEMI CHIUSI RICHIAMO DI TEORIA 7

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5.8 Una turbina produce una potenza 𝐿→ = 150 kW. Nella sezione di ingresso della turbina che opera in regime stazionario ed è adiabatica si ha vapore d’acqua surriscaldato con temperatura T1 = 500 °C, pressione P1 = 8 bar. Nella sezione di uscita si ha vapore saturo alla temperatura T2 = 30 °C. Determinare:  La portata di vapore d’acqua nella turbina.  La pressione che si ha nella sezione di uscita.  Il rendimento isoentropico di espansione.  La quantità di energia prodotta con un funzionamento di 2500 h/anno. [𝑚 0.1623 𝑘𝑔⁄𝑠 ; 𝑃 0.0424 𝑏𝑎𝑟; 𝜂 , 0.839; 𝐿𝑇 375 𝑀𝑊ℎ/𝑎𝑛𝑛𝑜] 5.9 Si vuole pompare una portata di 2 kg/s di acqua da condizioni di liquido saturo (x1= 0) a temperatura T1= 30 °C sino alla pressione P2= 100 bar. Il rendimento isoentropico di compressione è pari a P= 0.9. Determinare la temperatura di uscita dalla pompa, la potenza assorbita e l’entropia prodotta per irreversibilità. [𝑇 30.25 °𝐶; 𝐿← 22.2 𝑘𝑊; 𝑆 6.9013 𝑊 ⁄𝐾] 5.10 Si dispone di un compressore adiabatico utilizzato per comprimere una portata in volume Γ = 1500 m3/h di aria (Mm = 29 kg/kmole) dalla pressione P1= 1 bar alla pressione P2= 12 bar. La temperatura iniziale dell’aria è T1= 300 K. Considerando il compressore come ideale, calcolare:  La temperatura di fine compressione.  La potenza del compressore ad uno stadio.  La potenza del compressore a due stadi, con raffreddamento intermedio fino alla temperatura T1 e pressione all’uscita del primo stadio pari a Pint= 6 bar. [𝑇 610.2 𝐾; 𝐿← 150.6 𝑘𝑊; 𝐿← 129.3 𝑘𝑊] 5.11 In un impianto industriale si produce vapore saturo alla pressione P= 8 bar miscelando una portata ṁ1= 2.5 kg/s di vapore surriscaldato pressione P1= P e temperatura T1= 350 °C con acqua liquida a pressione P2= P e temperatura T2= 40 °C. La miscelazione…

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ESERCIZI 9.1 Facendo uso del diagramma di Mollier dell’aria umida e/o delle relazioni analitiche, e nell’ipotesi che si abbia una pressione totale P = 1 atm rispondere alle seguenti domande:  quale valore assumono l’umidità assoluta e l’umidità relativa per un sistema in uno stato 1 costituito da una massa di aria secca Mas = 3 kg, ed una massa di acqua MH2O = 0.036 kg alla temperatura T1=35 °C;  quale valore assumono l’umidità assoluta e la pressione parziale di una aria umida (stato 2) con umidità relativa φ2= 70% e temperatura T2= 25 °C;  quanta energia occorre fornire ad una massa Mas= 2 kg di aria (stato 3i) a temperatura T3i= 15 °C e umidità relativa φ3i= 50% per riscaldarla sino alla temperatura T3f= 35 °C (stato 3f) e quale valore assume l’umidità relativa φ3f al termine del riscaldamento;  rappresentare gli stati 1, 2, 3i e 3f sul diagramma di Mollier. [xv1 = 12 gv/kgas; φ1 = 34.1 %; xv2 = 13.91 gv/kgas; Pv = 0.0222 bar; Q= 40.6 kJ; φ3f = 15.2 %] 9.2 In un sistema sono presenti una massa di aria secca pari a 100 kg ed una massa di 2 kg di acqua. Il sistema si trova ad una temperatura di 50 °C. Determinare l’eventuale quantità di acqua presente in fase liquida o, se il sistema fosse omogeneo, l’umidità relativa. [φ = 0.256] 9.3 In un giunto aeraulico a T confluiscono due correnti isobare (P = 1 atm) di aria umida con condizioni termodinamiche note: mas1= 0.6 kg/s, T1= 60 °C, φ1= 30%, mas2= 0.2 kg/s, T2= 5 °C, φ2= 70%. La miscelazione è adiabatica. Determinare le condizioni dell’aria all’uscita dal giunto (T3, φ3). [T3 = 46.88 °C; φ3 = 44.2%] 9.4 Nella sala operatoria di un ospedale è necessario mantenere invariate le condizioni dell’aria. In particolare, si desidera ottenere le seguenti condizioni: Pressione Pa= 1 atm, Temperatura Ta= 20°C, Umidità relativa…

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13.7 Si considerino i dischi coassiali, paralleli e neri separati da una distanza di H= 0.2 m rappresentati in figura. Il disco inferiore di diametro D= 0.4 m viene mantenuto a T1= 237 °C, e l’ambiente circostante è a Tamb= 27 °C. Determinare la temperatura del disco superiore (diametro d= 0.20 m) quando riceve una potenza elettrica pari a Q= 17.5 W dal riscaldatore posizionato sulla sua parte posteriore. [𝑇 456.7 𝐾] 45

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