Testo progetto 4

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Politecnico di Milano Scuola di Ingegneria Industriale e dell’Informazione Scambio Termico e di Massa LM Ingegneria Energetica a.a. 2022-2023 – PROGETTO 4 PARTE 1 Un bicchiere di vetro (diametro D = 50 mm, altezza H = 80 mm) è riempito di acqua per un quarto della sua altezza e si trova inizialmente in condizioni stazionarie in un ambiente (esterno al bicchiere) a pressione poo = 1 atm, temperatura Too = 85 °C e umidità relativa φoo = 10%. Si consideri come volume di controllo solo la parte di bicchiere non riempita d’acqua, e l’ambiente esterno come un serbatoio caratterizzato dai valori T oo, poo e φoo sopra riportati. Determinare quanto segue in due situaz ioni, (i) prima trascurando il termine avvettivo, cioè considerando il solo contributo diffusivo, e (ii) poi considerando sia il contributo diffusivo che quello avvettivo. 1. Determinare il flusso molare An′′ e dare una stima di massima del tempo necessario affinché tutta l’acqua evapori dal bicchiere, evidenziando la differenza tra caso (i) e (ii). 2. Riportare in un grafico, in funzione della coordinata spaziale x (tra 0 e L), le seguenti quantità: frazione molare Ax , massa molare della miscela M , flusso diffusivo molare * AJ , velocità media molare *v , flusso molare An′′ . Dati. Acqua (specie A): pressione di saturazione p sat=0.62 bar, densità liquido saturo ρ =970 kg/m 3, massa molare AM =18 kg/kmol. Aria (specie B): massa molare BM =29 kg/kmol. Diffisività di massa D AB (1atm, 298K)=0.26ˑ10-4 m2/s Figura 1 - Schema della geometria PARTE 1 PARTE 2 Diffusione equimolare controcorrente. Siano dati due serbatoi collegati tra loro con un tubo (diametro D = 3 mm e lunghezza L = 20 m). Entrambi i serbatoi sono alla stessa pressione p = 1 atm e temperatura T = 298 K e contengono una miscela di elio He…