Scritto 2023 02 06

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Corso di Laurea Ing. Chimica, esame di Macchine e Sistemi Energetici, 6 febbraio 2023 Esercizio 1 (9 punti) Il circuito di lubrificazione in figura (in nero) opera in condizioni stazionarie e in esso circola olio (𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑒𝑡𝑡𝑜, 𝒄𝑳,𝒐 = 𝟐𝟎𝟎𝟎 𝑱 𝒌𝒈𝑲 ; 𝝆𝑜 = 𝟖𝟖𝟎 𝒌𝒈/ 𝒎𝟑) destinato al raffreddamento della scatola ingranaggi 𝑲. Oltre a 𝑲 il circuito è composto da una pompa 𝑷 adiabatica e costituita da due stadi identici, da uno scambiatore di calore 𝑺 che scambia calore con acqua e da una valvola di regolazione 𝑽, adiabatica. La pompa P opera a 𝒏 = 𝟏𝟓𝟎𝟎 𝒓𝒑𝒎 ed è trascinata da un espansore 𝑬 ad aria , adiabatico e che eroga una potenza 𝑳̇ 𝑬 = 𝟕 𝒌𝑾. L’accoppiamento meccanico espansore-pompa ha rendimento 𝜼𝑴 = 𝟎. 𝟗𝟔. Il circuito olio è disposto su un piano orizzontale. I tubi di connessione tra i componenti sono adiabatici di uguale diametro e con dissipazioni per attrito trascurabili (solo i tubi). Inoltre, sul ramo olio: - pressioni ingresso e uscita pompa 𝑃 𝑷𝟏 = 𝟏 𝒃𝒂𝒓; 𝑷𝟐 = 𝟒 𝒃𝒂𝒓; - modulo variazione di temperatura sullo scambiatore 𝑆 𝟐𝟔 °𝑪; - modulo variazione di temperatura sulla valvola 𝑉 𝟎. 𝟎𝟓 °𝑪; - dissipazione di energia specifica per attrito scambiatore 𝑆 𝒀𝑺 = 𝟕𝟎 𝑱/𝒌𝒈; - modulo potenza termica scambiata scatola ingranaggi 𝟕𝟖𝟓 𝒌𝑾 Si richiede di: a. determinare il rendimento della pompa 𝑃; b. determinare la variazione di temperatura (con relativo segno) sulla scatola ingranaggi 𝐾; c. stimare il diametro (scarico girante) per ciascuno stadio della pompa 𝑃; d. determinare la curva caratteristica del circuito olio. Allegato: diagramma di Baljé per turbopompe. Esercizio 2 (8 punti) Uno stadio di turbo-compresso re assiale (adiabatico) elabo ra argon (𝑨𝒓, gas per fetto, 𝜸 = 𝟏. 𝟔𝟕, 𝑴𝒎 = 𝟑𝟗. 𝟗𝟓 𝐤𝐠/𝐤𝐦𝐨𝐥) aspirato all e condizioni totali 𝑻𝑻𝟏 = 𝟐𝟓 °𝐂, 𝑷𝑻𝟏 = 𝟏 𝒃𝒂𝒓. Il rapporto di…