FT MEC 2021 01 26 PARTE B

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FISICA TECNICA PER ING. MECCANICA – prof. A. Casalegno Prova del 26 Gennaio 2021 – parte B Esercizio 1 (15 punti) Un ciclo Joule-Brayton reale ad aria (gas ideale biatomico MM = 28.96 kg/kmol) opera tra le temperature T1 = 320 K dell’aria all’ingresso del compressore e T3 = 1300 K all’uscita dalla camera di combustione. La temperatura dell’aria all’uscita dal compressore è T2R = 600 K. Sapendo che il rapporto di compressione del ciclo è β = 8 e che il rendimento isoentropico della turbina reale è ηt = 0.95, determinare: 1. il rendimento isoentropico del compressore; 2. il lavoro massico utile in valore assoluto e J/kg; 3. il rendimento di I Principio del ciclo; 4. il rendimento di Secondo Principio del ciclo (assumendo sorgenti a T costante); 5. determinare il rendimento isoentropico della turbina che porterebbe ad un rendimento di I Principio del ciclo pari al 37 %. Esercizio 2 (15 punti) Una parete piana infinitamente estesa in direzione x e lunga L = 5 m in direzione y è costituita lungo z da quattro strati: uno strato A passivo (spessore 5 mm, conduttività 10 W/mK), uno strato B in cui è presente una generazione interna di potenza uniforme (spessore 10 mm, conduttività 0.5 W/mK, generazione di potenza Up3 = 10^5 W/m3), due ulteriori strati passivi (C: spessore 15 mm, conduttività 5 W/mK; D: spessore 7 mm, conduttività 3 W/mK). La faccia esterna dello strato A è perfettamente adiabatica, mentre la faccia esterna dello strato D è lambita da aria a P = 1 bar, temperatura Too = 25 °C (conduttività aria = 26.2*10^-3 W/mK, viscosità dinamica aria = 18.4*10^-6 Pa s) e velocità w = 10 m/s in direzione y. Sapendo che il sistema è in condizioni stazionarie, determinare: 1. il coefficiente convettivo tra aria e strato D, utilizzando quella opportuna tra le correlazioni…