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Corso di Fisica Tecnica per Ingegneria Gestionale Prova del 24 giugno 2019 C o g n o m e N o m e M a t r i c o l a Domanda teorica 1 (4 punti) Scrivere i) un bilancio di energia e ii) un bilancio di entropia per un sistema generico, dandone una descrizione accurata di tutti i termini che costituiscono il bilancio. Rispondere con opportuni argomenti s e è possibile che un sistema, eseguendo una operazione irreversibil e, abbia una variazione di entropia negativa. Domanda teorica 2 (4 punti) Scrivere l’equazione generale della conduzione in regime transi torio e con generazione di potenza, discutendo i vari termini e il loro significato fisico. Relativamente al profilo di temperatura riportato in figura e r iferito ad una lastra piana, scrivere a quale caso corrisponde e quali son o le condizioni al contorno. Esercizio 1 (8 punti) Uno scambiatore di calore è composto da 20 tubi in cui fluiscono 1 kg/s di elio (gas ideale monoatomico con Mm = 4 g/mol, μ = 3 10-5 Pa s, k = 0.15 W/mK), che entrano ad 1 bar e 273 K ed escono alla temperatura di 293 K. Ogni tubo ha un diametro interno di 12 cm, spessore 1 cm ed è realizzato con un materiale con conducibilità termica pari a 50 W/mK. All’esterno dei tubi fluisce una portata di acqua liquida (cL=4186 J/kgK), che entra alla temperatura di 90°C. Sapendo che il coefficiente di scambio termico convettivo esterno he è pari a 215 W/(m2 K), si determini: • la portata di acqua necessaria p er ottenere una differenza di temperatura tra ingresso ed uscita di 10°C • il coefficiente di scambio termico convettivo nei tubi • individuare quale configurazione tra equicorrente o controcorr ente garantisce la lunghezza minima dello scambiatore e determinarne il valore Le correlazioni per il calcolo di Nusselt sono: Re > 4000 Turbolento Nu = 0.023…
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