Computer Engineering - Fisica Tecnica

Full exam

Facoltà di Ingegneria di Milano-Leonardo Fisica Tecnica a.a. 2017-18, docente A. Salioni 31 agosto 2018 Cognome e nome ________________________________________Matr.____________ Indicazioni per lo svolgimento della prova: -Il tempo a disposizione è di 2 ore. È possibile ritirarsi in qualsiasi momento ad esclusione degli ultimi 10 minuti della prova; -Al termine della prova, l’allievo è tenuto a consegnare il testo dell’esame e i fogli con la soluzione degli esercizi. Qualora fosse presente solo il risultato numerico sul presente foglio e non lo svolgimento dell’esercizio, questo sarà ritenuto non svolto; -Durante la prova possono essere consultati appunti e testi: l’utilizzo di cellulari, tablet o computer non è consentito; -Tutte le trasformazioni oggetto degli esercizi devono essere disegnate e devono esserlo in un opportuno piano termodinamico, i risultati devono essere espressi in unità di misura del Sistema Internazionale. -Lo svolgimento dei problemi e i risultati numerici dovranno essere riportati sui fogli allegati. Il punteggio viene assegnato in parti uguali allo svolgimento formale e numerico degli esercizi. Verrà considerato anche l’ordine nella stesura dell’elaborato. Pertanto, LO SVOLGIMENTO DEGLI ESERCIZI DEVE ESSERE CHIARO E ORDINATO E I PASSAGGI DEVONO ESSERE CIRCOSTANZIATI. Problema 1 (10 punti). In un impianto operante secondo un ciclo Rankine, l’acqua è caratterizzata dai seguenti stati termodinamici in ingresso ai principali componenti: -pompa: P 1 = 0,025 bar; -generatore di vapore:P 2 = 100 bar; h 2 = 105 kJ/kg -turbina: T 3 = 550°C; -condensatore: P 4 = P 1; x 4 = 0,9 Si richiede di: a.Determinare entalpia ed entropia di tutti i punti del ciclo termodinamico (inserire tabella), e rappresentare dunque qualitativamente il ciclo nel piano T-s. b.Calcolare il rendimento isentropico di espansione in turbina= ____________________ c.Determinare il rendimento termodinamico del ciclo= __________________________ d.Determinare il rendimento della macchina termodinamica ideale e il rendimento di secondo principio del sistema (i serbatoi termici caldo e freddo sono rispettivamente a temperatura di T C = 600°C e T F = 15°C). Rend macch TD ideale= ______________________________ Facoltà di Ingegneria di Milano-Leonardo Fisica Tecnica a.a. 2017-18, docente A. Salioni 31 agosto 2018 Rend secondo principio=______________________________ Esercizio 2. (10 punti) Un compressore opera secondo una trasformazione adiabatica irreversibile, che può essere assimila- ta a una politropica di indice n, assorbendo un lavoro per unità di massa pari a 300 kJ/kg. Nel com- pressore entra una portata di 10 kg/s di aria (R* = 287 J/kgK, k = 1.4) a una temperatura di 20°C. La compressione è caratterizzata da un rapporto manometrico di compressione pari a 6. Trascuran- do le variazioni di energia cinetica e potenziale, si richiede di determinare: a.La temperatura di fine compressione raggiunta dall’aria= ___________________________ b.L’esponente n della trasformazione politropica= ________________________________ c.La potenza dissipata per attrito durante il processo= _____________________________ d.La produzione complessiva di entropia generata per irreversibilità=_________________ Esercizio 3. (10 punti) Il muro esterno di una camera è costruito, partendo dall’interno, da uno strato di 15 cm di mattoni (k = 0,7 W/mK), da 5 cm di polistirene (k = 0,03 W/mK), da 23 cm di calcestruzzo (k = 2,5 W/mK). L’ambiente interno alla camera è a una temperatura pari a 25°C, mentre quello esterno pari a 28°C (entrambe costanti). Il sole irradia la parete esterna con un flusso di 800 W/m2 . Il coefficiente di scambio convettivo interno è pari a 8 W/m2 K e quello esterno è pari a 23 W/m2 K. Si richiede di: a.Schematizzare il sistema e rappresentare qualitativamente il profilo di temperatura. b.Calcolare la temperatura alla quale si porta la superficie esterna= __________________ c.Calcolare la temperatura della superficie tra polistirene e calcestruzzo=______________ Facoltà di Ingegneria di Milano-Leonardo Fisica Tecnica a.a. 2017-18, docente A. Salioni 31 agosto 2018