Scarica etivity svolte fisica tecnica e più Prove d'esame in PDF di Fisica Tecnica solo su Docsity! 1. All’interno di un tubo di raggio pari a 25 mm entra vapore a 150 C° e ne esce a 110 C°. Il vapore ha una velocità di ingresso di 3 m/s. Sapendo che Nu = 0.023 Re^0.8 x Pr^0.33, calcolare il coefficiente di scambio termico convettivo. Circa 32 W/m2k 2. Si abbia un tubo di acciaio con conducibilità pari a 43 W/mK, lungo 4 m, di diametro interno pari a 30 mm e spessore trascurabile. All’interno scorre acqua che entra ad 80 ° ed esce a 50 ° ed ha una velocità di 0.3 m/s. Calcolare il numero di Reynlods. Circa 20378 3. In un condizionatore da finestra, il cui compressore consuma 2 kW, funziona secondo un ciclo a semplice compressione di vapore di R134a. La temperatura di evaporazione è pari a 0 ° e la temperatura di condensazione e pari a 50 °. Si abbiano 5 K di sottoraffreddamento e 3 K di surriscaldamento. Il compressore ha un rendimento isoentropico di 0.83. Se il condizionatore funziona anche da pompa di calore, determinare la potenza termica da cedere all’ambiente da scaldare. Circa 9.5 kW 4. Si abbia una pompa idraulica che comprime 0.833 kg/s acqua da 25°C e 1bar fino a 10 bar, con un rendimento isoentropico. Calcola la potenza meccanica reale. Circa 1.25 kW 5. Si consideri un tubo in cui si abbia un restringimento brusco di sezione, c.d. valvola di laminazione, con un diametro pari a 15 cm. Nella sezione entra 1 kg/s di acqua a 10 bar e 358°C ed esce a 350°C. Si determini la pressione nella sezione di uscita. Circa 1 bar 6. Si abbia uno scambiatore di calore a tubi concentrici. Nel tubo interno entra 1 kg/s (fluido freddo) a 20 °C ed esce ad 80 °C e 1 bar, mentre in quello esterno 2 kg/s di acqua (fluido caldo) entrano a 150°C e 1 bar. Si determini la variazione di entropia specifica del fluido freddo (in modulo). Circa 0.7786 kJ/kgK 7. Si abbia un compressore dinamico che comprime 10 kg/s di aria da 15°C e 1 bar fino a 50 bar. Il compressore ha un rendimento politropico pari a 0.75. Si calcoli la densità di fine compressione reale. Circa 13.62 kg/m3 8. Le temperature a bulbo secco e bulbo umido dell'aria atmosferica alla pressione di 101325 Pa siano, rispettivamente, 25°C e 15°C. Si determini l’entalpia totale della miscela, riferita alla massa di aria secca. Circa 41.6 kJ/kgas 9. Una portata di 50 m3/min di aria satura in uscita dalla sezione di raffreddamento di un’UTA a 14°C viene miscelata adiabaticamente con una portata d’aria prelevata dall’esterno di 20m3/min a 32°C e 60% di umidità relativa. Si determini la portata massica in uscita. Circa 83 kg/min 10. Si abbia una stanza di 5x5x3 m3 contenente aria a 25°C e 100 kPa avente umidità relativa pari al 75%. Si determini l’entalpia totale riferita all’unità di massa di aria secca. Circa 63.8 kJ/kgas 11. Si abbia una stanza di 5x5x3 m3, contenente aria a 25°C e 100 kPa avente umidità relativa pari al 75%. Si determini la pressione parziale dell’aria secca. Circa 97.62 kPa 12. Si abbia compressore dinamico che comprime 10 kg/s di aira da 15°C e 1 bar fino a 50 bar. Il compressore ha un rendimento politropico pari a 0.75. Si calcoli il volume specifico di fine compressione reale. Circa 0.0734 m3/kg 13. Si abbia compressore dinamico che comprime 10 kg/s di aria da 15°C e 1 bar fino a 50 bar. Il compressore ha un rendimento politropico pari a 0.75. Si calcoli il lavoro reale specifico. Circa 995 kJ/kg 14. Si abbia compressore dinamico che comprime 10 kg/s di aria da 15 ° e 1bar fino a 50 bar. il compressore ha un rendimento politropico pari a 0.75. Si calcoli la potenza meccanica reale. Circa 10 MW 15. Si abbia una stanza di 5x5x3 m3, contenente aria a 25°C e 100 kPa, avente umidità relativa pari a 75%. Si determini il tiolo dell’aria umida. Circa 0.0152 kgv/kgas 16. 90 kg/min di aria umida a 22°C di temperatura a bulbo secco e 9°C di temperatura a bulbo umido entra in un umidificatore adiabatico. Nella corrente vengono immessi 52 kg/h di vapore saturo a 110°C. Determinare la temperatura a bulbo secco del flusso in uscita. Circa 24°C 17. Si abbia un ciclo termodinamico composto dalle seguenti trasformazioni reversibili: 1-2 isobara con legge v/T=cost, 2-3 isocora con legge p/T=cost, 3-1 isoterma con legge pv=cost. Si abbia: v1= 0.172 m^3/kg, p1=5 bar, T2=320 K e T3=300 K. Si calcoli la pressione in 3. Circa 4.68 bar 18. Si abbia un ciclo termodinamico composto dalle seguenti trasformazioni reversibili: 1-2 isobara con legge v/T=cost, 2-3 isocora con legge p/T=cost, 3-1 isoterma con legge pv=cost. Si abbia: v1= 0.172 m^3/kg, p1=5 bar, T2=320 K e T3=300 K. Si calcoli il calore netto scambiato per unità di massa. Circa 0 kJ/kg. 19. Una portata di 2.5 kg/s di un certo fluido esce da un sistema con deflusso, in regime stazionario, alla pressione di 12 bar, densità pari a 8 kg/m3, velocità di 15 m/s ed energia interna pari a 1675 kJ/kg, dopo esservi entrato con pressione di 0.98 bar, densità pari a 1.2 kg/m3, velocità 3 m/s ed energia interna pari a 1630 kJ/kg. Calcolare la potenza meccanica da fornire al fluido, trascurando variazioni di energia potenziale, se il fluido assorbe 21 kJ/kg di energia termica. 231 kW. 20. Una portata di 50 m3/min di aria satura in uscita dalla sezione di raffreddamento di un’UTA a 14°C viene miscelata adiabaticamente con una portata d’aria prelevata dall’esterno di 20m3/min a 32°C e 60% di umidità relativa. Si determini l’entalpia dell’aria in uscita. Circa 50 kJ/kgas 21. Si consideri un tubo in cui si abbia un restringimento brusco di sezione, c.d. valvola di laminazione, con un diametro pari a 15 cm. Nella sezione entra 1 kg/s di acqua a 10 bar e 358°C ed esce a 350°C. Si determini la densità nella sezione in uscita. Circa 0.348 kg/m3 22. Si consideri un tubo orizzontale a sezione costante, in cui scorre aria. L'aria entra a 5 m/s, attraverso una sezione di 0.208 m^2, con una densità pari a 0.83 kg/m^3. In uscita si ha una portata volumetrica pari a 2040 dm^3/s. Si calcoli la variazione di densità tra ingresso e uscita. Circa – 0.41 kg/m^3 23. Si consideri un tubo in cui si abbia un restringimento brusco di sezione, c.d. valvola di laminazione, con un diametro pari a 15 cm. Nella sezione entra 1 kg/s di acqua a 10 bar e 358°C ed esce a 350°C. Si determini la velocità nella sezione in uscita. Circa 160 m/s 24. Si abbia un compressore dinamico che comprime 10 kg/s di aria da 15°C e 1bar fino a 50 bar. Il compressore ha un rendimento politropico pari a 0.75. si calcoli la temperatura di fine compressione reale. Circa 1006°C 25. In un ciclo a vapore surriscaldato la pressione al condensatore vale 4kPa, mentre all'ingresso della turbina si ha vapore a 4.5 Mpa e 600°C. Nell impianto evolvono 25 kg/s di vapore e la turbina ha rendimento isoentropico di 0.9. si calcoli la potenza meccanica estraibile, trascurando la pompa. Circa 33 MW 26. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Sabathé ad aria secca (PM= 28.9 kg/kmol, k=1.4) è caratterizzato da un rapporto volumetrico di compressione pari a 8 e un rapporto volumetrico di combustione pari a 1.3. il motore aspira aria a 20°C e 1 bar, mentre la temperatura massima del ciclo è 2200 K. Calcolare il calore per unità di massa assorbita durante il ciclo. Circa 1241 kJ/kg 27. Si voglia raffreddare una portata d’aria (cp=1.005 KJ/kgK) di 0.3 kg/s per un impianto di condizionamento da 25°C a 18°C in una batteria di raffreddamento in cui il fluido refrigerante è R22. La batteria di raffreddamento costituisce l’evaporatore di un ciclo frigorifero la cui pressione inferiore è di 8 bar. la temperatura della sorgente calda è invece di 30 ° e si supponga di avere una differenza di temperatura tra la sorgente calda e fluido refrigerante di 10 °. Il compressore ha un rendimento isentropico pari al 69%. Determinare il coefficiente di prestazione del ciclo. Circa 6.5 28. In un condizionatore da finestra, il cui compressore consuma 2 kW, funziona secondo un ciclo a semplice compressione di vapore di R134a. La temperatura di evaporazione è pari a 0 ° e la temperatura di condensazione e pari a 50 °. Si abbiano 5 K di sottoraffreddamento e 3 K di surriscaldamento. Il compressore ha un rendimento isoentropico di 0.83. determinare la portata in massa di fluido refrigerante. Circa 0.0553 kg/s 29. Quando la temperatura esterna è pari a 5°C, una casa necessita di un apporto termico pari a 12 kW per mantenere la temperatura interna di 20°C. Per fornire dalla potenza termica viene utilizzata una 0.78 m^3/kg, p1=2 bar, T2=350 K e T1=600 K. Si calcoli il lavoro di variazione di volume della terza trasformazione. Circa – 94 kJ/kg 58. Una massa di 5 g di un gas avente energia interna pari a 1000 kJ/kg è contenuta in un sistema cilindro- pistone adiabatica. Il pistone viene fatto muovere in modo da lasciare espandere lentamente il gas. L'energia interna raggiunta dal gas al termine del processo, considerabile quasistatica, è 500 kJ/kg. Si calcoli la pressione finale del gas se la trasformazione segue la legge pV=cost e p1= 1 bar, mentre V1= 56 l. 0.640 bar 59. Una turbina idraulica e alimentata da una portata di 1500 t/h di acqua prelevato da un bacino il cui polo libero si trova ad una quota dei 460 m s.l.m. la turbina scarico in un bacino aperto a quota 60 m. Determinare la potenza sviluppata dalla turbina trascurando l'effetto degli attriti e la variazione di energia cinetica. 1.64 MW 60. Si abbia un ciclo termodinamico composto dalle seguenti trasformazioni reversibili: 1-2 isobara con legge v/T=cost, 2-3 isocora con legge p/T=cost, 3-1 isoterma con legge pv=cost. Si abbia: v1= 0.172 m^3/kg, p1=5 bar, T2=320 K e T3=300 K. Si calcoli il lavoro di variazione di volume specifico dell’isoterma. Circa 6 kJ/kg 61. Si consideri un tubo orizzontale a sezione costante, in cui scorre aria. L'aria entra a 5 m/s, attraverso una sezione di 2080 cm^2, con una densità pari a 0.83 kg/m^3. In uscita si ha una portata volumetrica pari a 1040 dm^3/s. Si calcoli la velocità di uscita del fluido. Esattamente 5 m/s 62. Si consideri un tubo orizzontale a sezione costante, in cui scorre aria. L'aria entra a 5 m/s, attraverso una sezione di 2080 cm^2, con una densità pari a 0.83 kg/m^3. In uscita si ha una portata volumetrica pari a 1040 dm^3/s. si calcoli la portata massica del fluido. Circa 0.863 kg/s 63. Si abbia un ciclo termodinamico composto dalle seguenti trasformazioni reversibili: 1-2 isobara con legge v/T=cost, 2-3 isocora con legge p/T=cost, 3-1 isoterma con legge pv=cost. Si abbia: v1= 0.172 m^3/kg, p1=5 bar, T2=320 K e T3=300 K. Si calcoli il volume specifico in 2. Circa 0.184 m^3/kg 64. Si consideri un tubo inclinato a sezione costante, con un diametro di 22 cm e lungo 300 m. Nel tubo entrano 100 kg/s di acqua all’altezza di 8 m dal suolo ed esce a 5 m rispetto al livello del suolo. Si consideri il condotto adiabitico. Si determini la variazione di pressione tra ingresso e uscita. Circa 30 kPa 65. Si voglia raffreddare una portata d’aria (cp=1.005 KJ/kgK) di 0.3 kg/s per un impianto di condizionamento da 25°C a 18°C in una batteria di raffreddamento in cui il fluido refrigerante è R22. La batteria di raffreddamento costituisce l’evaporatore di un ciclo frigorifero la cui pressione inferiore è di 8 bar. la temperatura della sorgente calda è invece di 30 ° e si supponga di avere una differenza di temperatura tra la sorgente calda e fluido refrigerante di 10 °. Il compressore ha un rendimento isentropico pari al 69%. Determinare la potenza da fornire al compressore. Circa 0.323 kW 66. Quando la temperatura esterna è pari a 5°C, una casa necessita di un apporto termico pari a 12 kW per mantenere la temperatura interna di 20°C. Per fornire dalla potenza termica viene utilizzata una pompa di calore in cui evolve R22. il fluido refrigerante esce come vapore saturo dall' evaporatore e come il liquido saturo dal condensatore. Supponendo che vi sia una differenza di temperatura di 10°, sia tra il fluido nell’evaporatore e l'ambiente esterno che tra il fluido nel condensatore e l’ambiente interno, si determini la potenza termica dell’evaporatore. Circa 10.4 kW 67. Si voglia raffreddare una portata d’aria (cp=1.005 KJ/kgK) di 0.495 kg/s per un impianto di condizionamento da 25°C a 18°C in una batteria di raffreddamento in cui il fluido refrigerante è R22. La batteria di raffreddamento costituisce l’evaporatore di un ciclo frigorifero la cui pressione inferiore è di 8 bar. la temperatura della sorgente calda è invece di 30 ° e si supponga di avere una differenza di temperatura tra la sorgente calda e fluido refrigerante di 10 °. Il compressore ha un rendimento isentropico pari al 73%. Determinare la potenza da fornire al compressore. Circa 0.503 kW 68. Si abbia compressore dinamico che comprime 10 kg/s di aria da 15 ° e 1 bar fino a 15 bar. il compressore ha un rendimento politropico aria 0,75. Si calcola un esponente della politropica. Circa 1.62 69. Una portata di 2.5 kg/s di un certo fluido esce da un sistema con deflusso, in regime stazionario, alla pressione di 12 bar, densità pari a 8 kg/m3, velocità di 15 m/s ed energia interna pari a 1675 kJ/kg, dopo esservi entrato con pressione 0.98 bar, densità pari a 1.2 kg/m3, velocità 3m/s ed energia interna pari a 1630 kJ/kg. Calcolare la potenza meccanica da fornire al fluido, trascurando variazioni di energia potenziale, se il fluido assorbe 21 kJ/kg di energia termica. 231 kW 70. Si consideri un tubo orizzontale a sezione costante, in cui scorre aria. L'aria entra a 5 m/s, con una densità pari a 0.83 kg/m^3. In uscita si ha una portata volumetrica pari a 1040 dm^3/s e una sezione trasversale di 1000 cm^2. Si calcoli la velocità di uscita del fluido. Circa 10.4 m/s 71. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Sabathé ad aria secca (PM=28.9kg/kmol, k=1.4) È caratterizzato da un rapporto volumetrico di compressione pari a 8 e un rapporto volumetrico di combustione pari ad 1.3 punto il motore aspira aria a 20°C e 1 bar, mentre la temperatura massima del ciclo e 2220 K. calcolare la pressione della combustione isobara. Circa 46 bar 72. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Diesel aspira metano (PM=16kg/kmol, k=1.33) nelle condizioni di 2 m3/kg e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas assorbe 500 kJ/kg ad una pressione di 15 bar. Calcolare la pressione a fine espansione isentropica. Circa 1.46 bar 73. Si voglia raffreddare una portata d’aria (cp=1.005 KJ/kgK) di 0.495 kg/s per un impianto di condizionamento da 25°C a 18°C in una batteria di raffreddamento in cui il fluido refrigerante è R22. La batteria di raffreddamento costituisce l’evaporatore di un ciclo frigorifero la cui pressione inferiore è di 8 bar. la temperatura della sorgente calda è invece di 30 ° e si supponga di avere una differenza di temperatura tra la sorgente calda e fluido refrigerante di 10 °. Il compressore ha un rendimento isentropico pari al 73%. Determinare il coefficiente di prestazione dell’impianto. Circa 5.9 74. In un condizionatore da finestra, il cui compressore consuma due kW, funziona secondo un ciclo e semplice compressione di vapore di R134a. la temperatura di evaporazione è pari a 0 ° e la temperatura di condensazione è pari a 50 °. Si abbiano 5 K di sottoraffreddamento e non si abbia surriscaldamento. Il compressore ha un rendimento isoentropico di 0.83. determinare il coefficiente di prestazione di una pompa di calore funzionante secondo un ciclo inverso di Carnot, operante tra le stesse sorgenti termiche. Circa 6.5 75. un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Otto aspira ossigeno (PM=32kg/kmol, k=14) nelle condizioni di 5°C e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas raggiunge una temperatura massima di 1800°C. il rapporto volumetrico di compressione vale 8. Calcolare la variazione di entropia per unità di massa associata alla combustione. Circa 0.765 kJ/kgK 76. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Diesel aspira metano (PM=16kg/kmol, k=1.33) nelle condizioni di 2 m3/kg e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas assorbe 500 kJ/kg ad una pressione di 15 bar. Calcolare il calore totale per unità di massa scambiato durante il ciclo. Circa 233 kJ/kg 77. Si abbia una pompa idraulica che comprime 0.833 kg/s acqua da 25°C e 1bar fino a 10 bar, con un rendimento isoentropico pari a 0.6. si calcoli la temperatura di fine compressione reale. Circa 25.4°C 78. Si consideri un tubo inclinato a sezione variabile, con un diametro nella sezione di ingresso di 22 cm, un diametro nella sezione di uscita di 10 cm e lungo 300 m. nel tubo entrano 100 kg/s di acqua all’altezza di 8 m dal suolo ed esce a 5 m rispetto al livello del suolo. Si consideri il condotto adiabatico. Si determini la variazione di pressione tra ingresso e uscita. Circa 47 kPa 79. Un sistema chiuso con volume 100 l contiene un fluido a 8 atm. Il sistema subisce una trasformazione quasistatica in cui il volume varia secondo la legge pV^1.4=cost. alla fine del processo la pressione raggiunge 40 atm. Se l’energia interna varia di 118 kJ, quanto vale il lavoro scambiato dal sistema con l’esterno? – 236 kJ/ 118 kJ 80. Si consideri un tubo in cui si abbia un restringimento brusco di sezione, c.d. valvola di laminazione, con un diametro pari a 15 cm. Nella sezione entra 1 kg/s di acqua a 10 bar e 358°C ed esce a 350°C. Si determini la densità nella sezione di ingresso. Circa 3.49 kg/m3 81. Si voglia raffreddare una portata d’aria (cp=1.005 KJ/kgK) di 0.3 kg/s per un impianto di condizionamento da 25°C a 18°C in una batteria di raffreddamento in cui il fluido refrigerante è R22. La batteria di raffreddamento costituisce l’evaporatore di un ciclo frigorifero la cui pressione inferiore è di 8 bar. la temperatura della sorgente calda è invece di 30 ° e si supponga di avere una differenza di temperatura tra la sorgente calda e fluido refrigerante di 10 °. Il compressore ha un rendimento isentropico pari all’80%. Determinare la portata di fluido refrigerante. Circa 0.0131 kg/s 82. un ciclo Joule ad aria secca (PM=28.9 kg/kmol, k=1.4) prevede il frazionamento in due stadi dell’espansione con un riscaldamento intermedio. La potenza meccanica della prima turbina viene utilizzata totalmente dal compressore, mentre quella della seconda turbina è pari a 1MW. turbina e compressore hanno rendimenti isoentropici di 0.9 e 0.8 rispettivamente. All'ingresso delle due turbine si ha stessa temperatura dei 1100°C, mentre il compressore aspira aria a 15°C e 1 atm. il rapporto di compressione manometrico del compressore è 12. calcolare la temperatura all'uscita della prima turbina. Circa 959 K 83. In un ciclo a vapore surriscaldato la pressione al condensatore vale 4kPa, mentre all'ingresso della turbina si ha vapore a 4.5 Mpa e 600°C. nell’impianto evolvono 25 kg/s di vapore e la turbina ha rendimento isoentropico di 0.92. si calcoli il titolo di fine espansione. Circa 0.904 84. All’interno di un tubo di raggio pari a 10 mm entra acqua a 80°C e ne esce a 60°C. l’acqua ha una portata volumetrica di 2.26 m3/h. sapendo che Nu= 0.023xRe^0.8 x Pr^0.33, calcolare il coefficiente di scambio termico convettivo. Circa 10055 W/m2K 85. All’interno di un tubo di raggio pari a 10 mm, lungo 4 m e con spessore trascurabile si ha acqua ad una temperatura media di 70°C. l’acqua cede all’esterno 25 kW di potenza termica e il coefficiente di scambio termico convettivo tra fluido e parete interna del tubo è 3317 W/m2K. Si calcoli la temperatura nella superficie interna del tubo. Circa 40°C. 86. Si consideri un tubo inclinato a sezione variabile, con un diametro nella sezione di ingresso di 22 cm, un diametro nella sezione di uscita a 10 cm e lungo 300 m. Nel tubo entrano 100 kg/s di acqua all’altezza di 8 m dal suolo ed esce a 5 m rispetto al livello del suolo. Si consideri il condotto adiabitico. Si determini la velocità del flusso in ingresso. Circa 9.5 km/h 87. Si abbia un ciclo termodinamico composto dalle seguenti trasformazioni reversibili: 1-2 isobara con legge v/T=cost, 2-3 isocora con legge p/T=cost, 3-1 isoterma con legge pv=cost. Si abbia: v1= 0.78 m^3/kg, p1=1 bar, T2=350 K e T3=300 K. Si calcoli il calore specifico totale scambiato. Circa 25 kJ/kg 88. Quando la temperatura esterna è pari a 5°C, una casa necessita di un apporto termico pari a 12 kW per mantenere la temperatura interna di 20°C. Per fornire dalla potenza termica viene utilizzata una pompa di calore in cui evolve R22. il fluido refrigerante esce come vapore saturo dall' evaporatore e come il liquido saturo dal condensatore. Supponendo che vi sia una differenza di temperatura di 10°, sia tra il fluido nell’evaporatore e l'ambiente esterno che tra il fluido nel condensatore e l’ambiente interno. Si determini la potenza da fornire al compressore. Circa 1.6 kW 89. Una stanza con pavimento 6x6 è riscaldata da un sistema a pavimento. La temperatura media della superficie inferiore di 51 °. Il pavimento ha spessore di 50 cm e un coefficiente di conducibilità pari a 0.69 W/mK. Il pavimento cede 1.5 kW di potenza termica alla stanza. Calcolare la temperatura media del pavimento. Circa 21°C 90. si abbia un tubo di acciaio con conducibilità pari a 43 W/mK, lungo 4 m, di diametro interno pari a 30 mm e spessore pari a 5 mm. All’interno scorre acqua ad una temperatura media di 65°C, con un coefficiente di scambio termico per convenzione pari a 1976 W/m2K, che cede 25 kW. Calcolare la temperatura sulla superficie esterna del cilindro. Circa 23°C 91. un tubo d'acciaio (conducibilità termica pari a 43 W/mK) di 78 mm di diametro interno e 89 mm di diametro esterno deve essere rivestito di un isolante con conducibilità termica pari a 0.186 W/mK. rapporto volumetrico di combustione pari a 1.3. il motore aspira aria a 20°C e 1 bar, mentre la temperatura massima del ciclo è 2200 K. Calcolare il volume specifico di fine combustione isobara. Circa 0.137 m3/kg 113. un ciclo Joule ad aria secca (PM=28.9 kg/kmol, k=1.4) prevede il frazionamento in due stadi dell’espansione con un riscaldamento intermedio. La potenza meccanica della prima turbina viene utilizzata totalmente dal compressore, mentre quella della seconda turbina è pari a 1MW. turbina e compressore hanno rendimenti isoentropici di 0.9 e 0.8 rispettivamente. All'ingresso delle due turbine si ha stessa temperatura dei 1100°C, mentre il compressore aspira aria a 15°C e 1 atm. il rapporto di compressione manometrico del compressore è 12. calcolare il rendimento termodinamico degli impianti. ? 114. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Sabathé ad aria secca (PM= 28.9 kg/kmol, k=1.4) è caratterizzato da un rapporto volumetrico di compressione pari a 8 e un rapporto volumetrico di combustione pari a 1.3. il motore aspira aria a 20°C e 1 bar, mentre la temperatura massima del ciclo è 2200 K. Calcolare il lavoro totale scambiato per unità di massa scambiato durante il ciclo. Circa – 690 kJ/kg 115. un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Otto aspira ossigeno (PM=32kg/kmol, k=14) nelle condizioni di 5°C e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas raggiunge una temperatura massima di 1800°C. il rapporto volumetrico di compressione vale 8. Calcolare la pressione di fine combustione. Circa 60.4 bar 116. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Sabathé ad aria secca (PM= 28.9 kg/kmol, k=1.4) è caratterizzato da un rapporto volumetrico di compressione pari a 8 e un rapporto volumetrico di combustione pari a 1.3. il motore aspira aria a 20°C e 1 bar, mentre la temperatura massima del ciclo è 2200 K. Calcolare il calore totale per unità di massa scambiato durante il ciclo. ? 117. Si abbia uno scambiatore di calore a tubi concentrici. Nel tubo interno entra 1 kg/s (fluido freddo) a 20 °C ed esce ad 80 °C e 1 bar, mentre in quello esterno 2 kg/s di acqua (fluido caldo) entrano a 150°C e 1 bar. Si determini la potenza termica ceduta dal fluido caldo. Circa – 502 kW 118. Si abbia un compressore dinamico che comprime 10 kg/s di aria da 15°C e 1bar fino a 50 bar. Il compressore ha un rendimento politropico pari a 0.75. si calcoli il lavoro politropico specifico. Circa 746 kJ/kg 119. Si abbia uno scambiatore di calore a tubi concentrici. Nel tubo interno entra 1 kg/s (fluido freddo) a 20 °C ed esce ad 80 °C e 1 bar, mentre in quello esterno 2 kg/s di acqua (fluido caldo) entrano a 200°C e 1 bar. Si determini la variazione di entropia specifica del fluido freddo. Circa 0.7800 kJ/kgK 120. Una stanza con pavimento 6x6 è riscaldata da un sistema a pavimento. La temperatura media della superficie inferiore di 51 °. Il pavimento ha spessore di 50 cm e un coefficiente di conducibilità pari a 0.69 W/mK. Si calcoli la potenza termica ceduta alla stanza. NO 0.71 kW 121. un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Otto aspira ossigeno (PM=32kg/kmol, k=14) nelle condizioni di 5°C e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas raggiunge una temperatura massima di 1800°C. il rapporto volumetrico di compressione vale 8. Calcolare il lavoro totale per unità di massa scambiato durante il ciclo. Circa – 526 kJ/kg 122. un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Otto aspira ossigeno (PM=32kg/kmol, k=14) nelle condizioni di 5°C e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas raggiunge una temperatura massima di 1800°C. il rapporto volumetrico di compressione vale 8. Calcolare la temperatura di fine espansione isentropica. 900 K 123. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Sabathé ad aria secca (PM= 28.9 kg/kmol, k=1.4) è caratterizzato da un rapporto volumetrico di compressione pari a 8 e un rapporto volumetrico di combustione pari a 1.3. il motore aspira aria a 20°C e 1 bar, mentre la temperatura massima del ciclo è 2200 K. Calcolare il lavoro totale per unità di massa entrante durante il ciclo. Circa 273 kJ/kg 124. In un condizionatore da finestra, il cui compressore consuma 2 kW, funziona secondo un ciclo a semplice compressione di vapore di R134a. La temperatura di evaporazione è pari a 0 ° e la temperatura di condensazione e pari a 50 °. Si abbiano 5 K di sottoraffreddamento e 3 K di surriscaldamento. Il compressore ha un rendimento isoentropico di 0.83. determinare il COP. circa 3.6 125. Si voglia raffreddare una portata d’aria (cp=1.005 KJ/kgK) di 0.3 kg/s per un impianto di condizionamento da 25°C a 18°C in una batteria di raffreddamento in cui il fluido refrigerante è R22. La batteria di raffreddamento costituisce l’evaporatore di un ciclo frigorifero la cui pressione inferiore è di 8 bar. la temperatura della sorgente calda è invece di 30 ° e si supponga di avere una differenza di temperatura tra la sorgente calda e fluido refrigerante di 10 °. Il compressore ha un rendimento isentropico pari al 62%. Determinare la potenza da fornire al compressore. Circa 0.358 kW 126. Si abbia uno scambiatore di calore a tubi concentrici. Nel tubo interno entra 1 kg/s (fluido freddo) a 20 °C ed esce ad 80 °C e 1 bar, mentre in quello esterno 2 kg/s di acqua (fluido caldo) entrano a 150°C e 1 bar. Si determini la variazione di entropia specifica del fluido caldo (in modulo). Circa 0.151 kJ/kgK 127. Si abbia uno scambiatore di calore a tubi concentrici. Nel tubo interno entra 1 kg/s (fluido freddo) a 20 °C ed esce ad 80 °C e 1 bar, mentre in quello esterno 2 kg/s di acqua (fluido caldo) entrano a 150°C e 1 bar. Si calcoli la temperatura di uscita dell’acqua. Circa 120°C. 128. un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Otto aspira ossigeno (PM=32kg/kmol, k=14) nelle condizioni di 5°C e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas raggiunge una temperatura massima di 1800°C. il rapporto volumetrico di compressione vale 8. Calcolare il calore assorbito per unità di massa durante la combustione. Circa 932 kJ/kg 129. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Diesel aspira metano (PM=16kg/kmol, k=1.33) nelle condizioni di 2 m3/kg e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas assorbe 500 kJ/kg ad una pressione di 15 bar. Calcolare il rapporto volumetrico di combustione. Circa 1.31 130. si consideri un tubo orizzontale a sezione costante, in cui scorre aria (densità 0.83 kg/m3, ipotizzabile costante lungo il tubo). L’aria entra a 5 m/s, in uscita si ha una portata volumetrica pari a 1040 dm^3/s e una sezione trasversale di 2080 cm^2. Si calcoli la portata massica del fluido. Circa 0.863 kg/s 131. Si abbia una stanza di 5x5x3 m3 contenente aria a 25°C e 100 kPa avente umidità relativa pari al 75%. Si determini la massa di aria secca contenuta nella stanza. Circa 86.7 kgas 132. Una portata di 50 m3/min di aria satura in uscita dalla sezione di raffreddamento di un’UTA a 14°C viene miscelata adiabaticamente con una portata d’aria prelevata dall’esterno di 20m3/min a 32°C e 60% di umidità relativa. Si determini la portata volumetrica in uscita. Circa 70 m3/min 133. Si abbia una stanza di 5x5x3 m3, contenente aria a 25°C e 100 kPa, avente umidità relativa pari a 75%. Si determini la pressione parziale del vapore. 2.38 kPa 134. Si consideri un tubo in cui si abbia un restringimento brusco di sezione, c.d. valvola di laminazione, con un diametro pari a 15 cm. Nella sezione entra 1 kg/s di acqua a 10 bar e 360°C ed esce a 352°C. si determina la velocità nella sezione di ingresso. Circa 25 m/s 135. Si consideri un tubo in cui si abbia un restringimento brusco di sezione, c.d. valvola di laminazione, con un diametro pari a 15 cm. Nella sezione entra 1 kg/s di acqua a 10 bar e 360°C ed esce a 352°C. si determina la velocità nella sezione d’uscita. Circa 168 m/s 136. Una portata di aria esterna di 10 m3/min entra in un condizionatore da finestra a pressione atmosferica, 30 ° e 80% di umidita relativa. All'uscita, l'aria si trova in condizioni di saturazione a 14°C. Si determini la potenza termica sottratta alla corrente. circa 8.6 kW 137. un ciclo Joule ad aria secca (PM=28.9 kg/kmol, k=1.4) prevede il frazionamento in due stadi dell’espansione con un riscaldamento intermedio. La potenza meccanica della prima turbina viene utilizzata totalmente dal compressore, mentre quella della seconda turbina è pari a 1MW. turbina e compressore hanno rendimenti isoentropici di 0.9 e 0.8 rispettivamente. All'ingresso delle due turbine si ha stessa temperatura dei 1100°C, mentre il compressore aspira aria a 15°C e 1 atm. il rapporto di compressione manometrico del compressore è 12. calcolare la portata volumetrica all’ingresso dell’impianto. ? 138. Dell'aria atmosferica entra in una sezione di raffreddamento per evaporazione a 35 ° e 20% umidità relativa e ne esce all’80% di umidita relativa. In tale sezione viene iniettata acqua liquida a 25°C. Si determini la temperatura di uscita dell’aria. Circa 21°C 139. Si abbia uno scambiatore di calore a tubi concentrici. Nel tubo interno entra 1 kg/s (fluido freddo) a 20 °C ed esce ad 80 °C e 1 bar, mentre in quello esterno 2 kg/s di acqua (fluido caldo) entrano a 150°C e 1 bar. Si calcoli la variazione di volume specifico del fluido caldo. Circa – 0.1445 m3/kg 140. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Sabathé ad aria secca (PM= 28.9 kg/kmol, k=1.4) è caratterizzato da un rapporto volumetrico di compressione pari a 8 e un rapporto volumetrico di combustione pari a 1.3. il motore aspira aria a 20°C e 1 bar, mentre la temperatura massima del ciclo è 2200 K. Calcolare la pressione a fine espansione isoentropica. Circa 3.6 bar 141. Quando la temperatura esterna è pari a 0°C, una casa necessita di un apporto termico pari a 12 kW per mantenere la temperatura interna di 20°C. Per fornire dalla potenza termica viene utilizzata una pompa di calore in cui evolve R22. il fluido refrigerante esce come vapore saturo dall' evaporatore e come il liquido saturo dal condensatore. Supponendo che vi sia una differenza di temperatura di 0°, sia tra il fluido nell’evaporatore e l'ambiente esterno che tra il fluido nel condensatore e l’ambiente interno, si determini il titolo del fluido all’uscita della valvola di laminazione. Circa 0.117 142. In un condizionatore da finestra, il cui compressore consuma 2 kW, funziona secondo un ciclo a semplice compressione di vapore di R134a. La temperatura di evaporazione è pari a 0 ° e la temperatura di condensazione e pari a 50 °. Si abbiano 5 K di sottoraffreddamento e 3 K di surriscaldamento. Il compressore ha un rendimento isoentropico di 0.83. se il condizionatore funziona anche da pompa di calore, determinare il COP. Circa 4.7 143. Si abbia una stanza di 5x5x3 m3 contenente aria a 25°C e 100 kPa avente umidità relativa pari al 75%. Si determini l’entalpia del vapore d’acqua contenuto nella miscela. Circa 2547 kJ/kgv 144. Un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Diesel aspira metano (PM=16kg/kmol, k=1.33) nelle condizioni di 2 m3/kg e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas assorbe 500 kJ/kg ad una pressione di 15 bar. Determinare il rendimento termodinamico del ciclo. Circa 46.5% 145. un motore a combustione interna funzionante secondo un ciclo Otto aspira ossigeno (PM=32kg/kmol, k=14) nelle condizioni di 5°C e pressione atmosferica. Durante la combustione il gas raggiunge una temperatura massima di 1800°C. il rapporto volumetrico di compressione vale 8. Calcolare la pressione di fine compressione isentropica. Circa 640 K 146. Una massa di 5 g di un gas avente energia interna pari a 1000 kJ/kg è contenuta in un sistema cilindro-pistone adiabatica. Il pistone viene fatto muovere in modo da lasciare espandere lentamente il gas. L'energia interna raggiunta dal gas al termine del processo, considerabile quasistatica, è 500 kJ/kg. Si calcoli il lavoro scambiato dal gas. – 2500 J 147. Calcolare la pressione a cui si trova 1 kg di gas perfetto con PM= 40 g/mol, se è contenuto in un recipiente di 60 l ad una temperatura di 25°C. 10.3 bar 148. 15 kg/s di vapore acqueo a 30 bar e 300° passano attraverso una valvola di laminazione ed entrano in un serbatoio alla pressione di 10 bar. In tale serbatoio vengono inviati 15 kg/s di acqua