Testo progetto 3

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Politecnico di Milano Scuola di Ingegneria Industriale e dell’Informazione Scambio Termico e di Massa LM Ingegneria Energetica a.a. 2023-2024 – PROGETTO 3 PARTE 1 La saldatura di una lastra metallica avviene mediante l’uso di un laser che fornisce un flusso termico costante q”0 diretto sulla superficie superiore di un film plastico utilizzato come legante, Figura 1. Figura 1 - Schema della geometria - PARTE 1 La lastra metallica ha uno spessore d = 1.25 mm e una lunghezza w2 entrambi da considerarsi molto maggiori di quelli del film plastico (w1 = 40mm). La superficie superiore e quella inferiore della lastra (incluso il film plastico) sono lambite da una corrente d’aria alla T∞ = 25°C e coefficiente di scambio termico convettivo h∞ = 10 W/m2K. Assumere (i) che sia trascurabile il trasporto di calore in direzione normale al piano della figura e (ii) che la porzione della lastra metallica non ricoperta dal film possa essere approssimata come di lunghezza infinita. Si richiede di: 1. Ricavare un’espressione analitica della distribuzione di temperatura nella lastra metallica in direzione x (-w2/2 ≤ x ≤ +w2/2). 2. Nell’ipotesi che la temperatura di fusione del film sia plastico Tf = 130 °C, calcolare il flusso termico q”0 che deve fornire il laser affinché abbia luogo il processo di fusione (T(x=0) = Tf) e riportare in un grafico l’andamento della temperatura nella lastra metallica in direzione x. 3. Supponendo di mantenere in funzione il laser sempre allo stesso flusso termico q”0 del punto 2, determinare la temperatura della lastra metallica nel punto di saldatura T(x=0) al variare del coefficiente di scambio termico convettivo (assumere i seguenti valori di h∞,1 = 5 W/m2K, h∞,2 = 10 W/m2K, h∞,3 = 20 W/m2K e h∞,4 = 40 W/m2K). Commentare infine i risultati ottenuti.…