Cognome: Nome: Matricola: CFU TERMOTECNICA 1. A.A febbraio 2010 ESERCIZI NUMERICI. tot. sec m sec = 1. S sec. ζ prim
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1 TERMOTECNICA 1 I PROBLEMA A.A febbraio 2010 ESERCIZI NUMERICI In un impianto monotubo (cfr disegno) sul ramo secondario è presente un corpo scaldante da 3,0 kw nel quale entra acqua a 90 C ed esce a 77 C. Dimensionare il ramo che alimenta il corpo scaldante facendo uso della relazione: m tot =1+ S ζ tot sec m sec S sec ζ prim Dove sec fa riferimento al ramo secondario del circuito, mentre tot a quello del primario prima della diramazione e prim al primario dopo la diramazione. L impianto è dimensionato in modo che la velocità prima della diramazione sia di 1,44 m s -1 e che il diametro interno del tubo sia 21,25mm. Le perdite di carico concentrate sul primario valgono 4300 Pa (valutare ζ da tale valore). Assumere per l acqua i seguenti valori c p =4,19 kj kg -1 K -1 e ρ=977 prim kg m -3. Δ ζ Per il tratto secondario calcolare il termine relativo alle distribuite o mediante la relazione = 1, 5 L valido per i tubi da 3/4 di pollice. ζ = 3,5 ζ = 5 ζ = 15 ζ = 1, 3 valvole valv regol ζ = 0 ζ = 0,5 ζ sec = 1, 5 ζ sec = 1 diramazione principale ricongiungimento principale CS diramazione ondario curva ricongiungimento ondario II PROBLEMA In un tubo di acciaio (λ= 60 W m -1 K -1 ) di diametro interno 60 mm e lunghezza 1 m (cfr. disegno) vengono fatti passare i fumi prodotti dalla combustione di una caldaia (T fumi =1100 C, u=65 m s -1 ). Verificare se è conveniente alettare internamente il tubo con 10 alette a sezione costante di altezza 20 mm, spessore alla base di 5mm. Utilizzare per il calcolo del coefficiente di scambio convettivo la relazione empirica di Dittus Boelter: deq Nu = 0,023Re Pr deq
2 Ø=70 mm Ø=60 mm Ø=20 mm Cognome: Nome: Matricola: CFU 1 m III PROBLEMA In un utenza domestica si deve montare un sistema di pannelli solari (a due coperture con superficie captante selettiva) in grado di scaldare una portata d acqua di 0,027 kg s -1 da 15 C a 65 C nel mese di settembre (angolo di altezza solare di 40 ). Il pannello è inclinato di 30 rispetto alla direzione del sole e la temperatura dell aria esterna è di 17 C. Determinare la superficie totale da istallare. IV PROBLEMA Una portata d acqua calda di 13,61 kg s -1 si raffredda da 90 C a 54 C. E quindi necessario dimensionare uno scambiatore di calore del tipo di quello riportato nel grafico allegato. L acqua calda viene fatta passare dal lato tubi, mentre dal lato mantello entra una portata di acqua fredda a 50 C che esce a 64 C. Determinare il flusso termico scambiato, la portata di acqua fredda e la superficie totale di scambio sapendo che il coefficiente di scambio convettivo per l acqua fredda è di 3527 Wm -2 K -1, mentre quello dell acqua calda vale 5842 Wm -2 K -1. Lo scambiatore è realizzato con tubi in acciaio (λ=35 Wm -1 K -1 ) di diametro interno di 28 mm ed esterno di 34mm. Calcolare infine il numero di tubi sapendo che la lunghezza dello scambiatore è di 3 m.
3 DOMANDE TEORICHE I DOMANDA Descrivere i diversi tipi di vaso di espansione degli impianti ad acqua, e ricavare le relative espressioni per il dimensionamento. II DOMANDA Descrivere l andamento della pressione negli impianti di teleriscaldamento e i relativi vincoli, sia nel caso che la pompa si trovi prima del vaso di espansione che dopo. III DOMANDA Descrivere come avviene la trasmissione del calore per ebollizione, i differenti meccanismi che intervengono, l andamento (con relativo grafico) del flusso termico in funzione della differenza di temperatura tra parete e fluido, ed infine definire la crisi idrodinamica e le implicazioni connesse nel caso si temperatura o di flusso termico imposto. IV DOMANDA Ricavare la legge di Bourough.Beer dell attenuazione della radiazione nel passaggio attraverso un materiale semitrasparente, e da questa ricavare l espressione della tramittanza nel caso di un materiale non riflettente (gas) o riflettente (ad es. vetro).
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