Scritto 2023 01 18

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Corso di Laurea Ing. Chimica, esame di Macchine e Sistemi Energetici, 18 gennaio 2023 Esercizio 1 (8 punti) Una pompa di calore a compressione di vapore opera con R134a (tetra - fluoro-etano, 𝐶𝐹3𝐶𝐻2𝐹) e viene impiegata per riscaldare una corrente di acqua (𝒄𝑳,𝑯𝟐𝑶 = 𝟒𝟏𝟖𝟔 𝑱 𝒌𝒈𝑲 ; 𝝆𝐻2𝑂 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒌𝒈/𝒎𝟑) da una temperatura 𝑻𝟐 = 𝟏𝟎 °𝑪 a una temperatura 𝑻𝟑 = 𝟑𝟓 °𝑪. Al condensatore 𝑪 della pompa di calore il R134a entra alle condizioni 𝑷𝒂 = 𝟏𝟎 𝒃𝒂𝒓, 𝑻𝒂 = 𝟓𝟎 °𝑪. Il compressore della pompa di calore assorbe una potenza pari a 𝑳̇ 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒓 = 𝟏𝟓𝟎 𝒌𝑾, mentre l’energy efficiency ratio è 𝑬𝑬𝑹𝒑𝒅𝒄 = 𝟒. Il circuito acqua è costituito da una pompa 𝑷 adiabatica, dal ramo acqua del condens atore 𝑪 e da una valvola di regolazione 𝑽, pure adiabatica, così come tutte le tubazioni cha hanno anche uguale diametro. Il sistema è posto su un piano orizzontale e opera in condizioni stazionarie. Sono noti i seguenti dati di impianto, lato acqua: - potenza assorbita dalla pompa 𝑃, 𝑳̇ 𝑷 = 𝟏. 𝟕 𝒌𝑾; - dissipazione di energia specifica per attrito lato acqua del condensatore 𝒀𝑪 = 𝟏𝟎𝟎 𝑱/𝒌𝒈; - dissipazione di energia specifica per attrito valvola 𝑉 pari a 𝟏𝟎 𝒒𝒖𝒐𝒕𝒆 𝒄𝒊𝒏𝒆𝒕𝒊𝒄𝒉𝒆; - temperatura scarico circuito 𝑻𝟒 = 𝟑𝟓. 𝟎𝟐 °𝑪; - incremento di pressione su tutto il circuito acqua pari a 𝚫𝑷 = 𝟎. 𝟓 𝒃𝒂𝒓; Si richiede di: a. calcolare la portata di R134a; b. determinare il diametro delle tubazioni lato acqua; c. determinare la temperatura in ingresso al circuito acqua. Allegato: diagramma di stato pressione – entalpia specifica (𝑃 − ℎ) del R134a. Esercizio 2 (9 punti) Uno stadio di turbina assiale ideale opera in condizioni stazionarie ed eroga una potenza 𝐿̇ = 𝟖 𝑴𝑾 espandendo aria ( 𝜸 = 𝟏. 𝟒; 𝑹 = 𝟐𝟖𝟕 𝑱/(𝒌𝒈 𝑲)) a partire da condizioni totali 𝑷𝑻𝟎 = 𝟗 𝒃𝒂𝒓, 𝑻𝑻𝟎 = 𝟏𝟕𝟓 °𝑪 fino ad una pressione imposta allo scarico del rotore pari a…