Computer Engineering - Fisica Tecnica

Second partial exam

Facoltà di Ingegneria di Milano-Leonardo Fisica tecnica a.a. 2013-2014, docente A. Salioni 3 luglio 2014 Seconda prova in itinere Cognome e nome ________________________________________Matr.____________ Note: Il tempo a disposizione dell’allievo per la verifica è di 2 ore. Durante la prova possono essere consultati appunti e testi. Lo svolgimento dei problemi dovrà essere riportato su fogli allegati e la soluzione dovrà essere riportata sul foglio con il testo. LO SVOLGIMENTO DEGLI ESERCIZI DEVE ESSERE CHIARO E ORDINATO E I PASSAGGI DEVONO ESSERE CIRCOSTANZIATI L’allievo, al termine della prova o in caso di ritiro, è tenuto a consegnare il testo dell’esame e i fogli con la soluzione degli esercizi. Qualora fosse presente solo la soluzione sul foglio di testo e non lo svolgimento dell’esercizio questo sarà ritenuto non svolto. NB (Le trasformazioni devono essere disegnate in un opportuno piano termodinamico ed i risultati devono essere espressi in unità del Sistema Internazionale). Esercizio 1. (10 punti) Nelle fasi finali della produzione, un prodotto farmaceutico viene sterilizzato mediante riscaldamento da 25°C a 70°C all’interno di un sottile tubo di acciaio del diametro di 25 mm. Una resistenza elettrica avvolta sulla superficie esterna del tubo garantisce un flusso termico uniforme attraverso la parete del tubo. Il tubo è lungo 10 m e il prodotto farmaceutico scorre ad una velocità media di 0.8 m/s. Valutare: a) la potenza elettrica necessaria e il flusso per unità di superficie attraverso la parete interna del condotto Potenza elettrica: ________________________ Flusso areico: ______________________ b) il coefficiente di scambio termico convettivo e la temperatura della parete interna nella sezione di uscita del condotto coefficiente scambio termico convettivo: _____________________T u: _________________ Le proprietà del fluido possono essere considerate costanti e sono le seguenti: ρ=1000 kg/m3 μ=0.002 kg/m/s k=0.48 W/m/Kcp=4000 J/kg/K Esercizio 2. (10 punti) La superficie corporea di un adulto si può stimare in 1.7 m2 , con una emissività media di 0.7 e una temperatura di 32°C (questo tenendo conto che alcune parti sono coperte dagli indumenti che sono comunque isolanti termici). Se una persona con queste caratteristiche si trova all’interno di una stanza chiusa le cui pareti, estese per 100 m2 , con una emissività di 0.8, si trovano alla temperatura uniforme di 7°C, mentre l’aria è a 20°C, determinare la potenza termica netta complessivamente scambiata: a) la potenza termica netta per irraggiamento con le pareti della stanza :_____________ b) la potenza termica netta per convezione con l’aria : _____________________ (utilizzare un coefficiente scambio termico convettivo h= 4 W/(m2 K)) Esercizio 3. (11 punti) Una parete piana di spessore s 1= 10 cm è costituita di un materiale metallico con conducibilità termica pari a 75 W/m/K. La parete è a contatto con due fluidi a temperatura T i= 300 °C (lato interno) e T e= 25 °C (lato esterno); i rispettivi coefficienti di scambio termico convettivo sono h i= 174.4 W/m2 K e h e= 10.5 W/m2 K. a) Calcolare il flusso termico per unità di superficie che attraversa la parete e le temperature superficiali = _____________ T e= ______________________ T i= ____________________ b) Calcolare lo spessore s 2 di isolante (k 2= 0.05 W/mK) che occorre applicare alla superficie esterna affinché la temperatura della superficie esterna del coibente non superi i 32 °C; s 2 = ______________________________________ Calcolare il nuovo valore di flusso termico per unità di superficie, le temperature superficiali e la temperatura all’interfaccia. = _________________________ T e2= ______________________ T i2= ____________________ T m= ____________________