A1. Soluzione. Ilcalore Q per unita di massa e negativo (ceduto all esterno) e vale:

Documenti analoghi
UGELLO CONVERGENTE. Dai valori noti si ricava: = = e quindi il rapporto: p a

1) Si deve progettare un auto reattore per un missile che vola a M 1 := 1.8. Supponendo che

Esercizi svolti di termodinamica applicata

Per quanto detto prima il fenomeno di svuotamento termina quando la pressione di ristagno è pari a:

12c Impianto frigorifero - compressore volumetrico dimensionamento

Termologia. Paolo Bagnaia - CTF Esercizi di termologia e termodinamica 1

Corso di Termofluidodinamica

Esercizi sugli stati ed il diagramma entalpico dell'aria umida

Esercitazione 3. Esercizio 1

FISICA per SCIENZE BIOLOGICHE A.A. 2013/2014 1) FLUIDI V= 5 dm3 a= 2 m/s2 aria = g / cm 3 Spinta Archimedea Tensione della fune

Applicazioni del primo principio della termodinamica ed utilizzo delle tabelle del vapore: Esercizi svolti

PERDITE DI CARICO CONTINUE

Esercitazione di Fisica Tecnica

6. Determinare il titolo del vapor d acqua che ad 8,00 bar ha un entalpia specifica di 2000 kj/kg.

RELAZIONE DI MAYER. Per quanto riguarda l ultimo termine, esprimendo V in funzione di p e T si ha: dv dp. dv dt. nrt dt

Ingegneria Edile-Architettura Esercizi di Fisica Tecnica Ambientale Termodinamica

Esercizi di Esame.mcd (1/8)

10.1 Sono date le frazioni molari dei costituenti dell'aria umida. Si devono determinare le frazioni di massa dei costituenti.

Moto Monodimensionale in Condotti

Lezione 10 Termodinamica

RISOLUZIONE DI PROBLEMI DI FISICA

FISICA TECNICA - A.A. 99/00

Statica dei fluidi & Termodinamica: I principio, gas perfetti e trasformazioni, calore

5. Esercitazione 5: Dimensionamento del primo stadio di una turbina assiale

Soluzione Esame di Stato ITIS Termotecnica 2013 SVOLGIMENTO :

ESERCIZI SUI SISTEMI CHIUSI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II POLO DELLE SCIENZE E DELLE TECNOLOGIE FACOLTÀ DI ARCHITETTURA A.A.

LAVORO DI UN GAS. Espansione di un gas a pressione costante V A V B

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI GENOVA FACOLTÀ DI INGEGNERIA MODULO DIDATTICO N 5

6. IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE CALCOLO PSICROMETRICO DEL SOGGIORNO-PRANZO

Termodinamica e trasmissione del calore 3/ed Yunus A. Çengel Copyright 2009 The McGraw-Hill Companies srl

Politecnico di Milano Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale Impianti e Sistemi Aerospaziali CALCOLO DI IMPIANTO DI CONDIZIONAMENTO

1 TERMODINAMICA DELLE TURBINE A GAS 1.1 INTRODUZIONE

Termodinamica e trasmissione del calore 3/ed Yunus A. Çengel Copyright 2009 The McGraw-Hill Companies srl

FISICA TECNICA (Ingegneria Medica)

Miscele aria-vapor d acqua: misura del grado igrometrico

Esercitazione 7. Soluzione. Il sistema è isolato, quindi l energia totale si conserva. Applicando il primo principio della termodinamica si ottiene:

Prova scritta di Fisica Tecnica 1 Fila A 22 dicembre 2006

ESERCITAZIONE 4: MONOPOLIO E CONCORRENZA PERFETTA

ESERCIZI SUL BILANCIO TERMICO DEI GENERATORI E DEGLI ACCUMULI

Università di Roma Tor Vergata

Alcuni utili principi di conservazione

FISICA per SCIENZE BIOLOGICHE, A.A. 2007/2008 Appello del 12 settembre 2008

Moto Monodimensionale in Condotti. Esercizi

Esercizi sui Motori a Combustione Interna

Lignum IB. Alto rendimento Modulazione elettronica Grande autonomia di carica 3 potenze : 20, 30 e 40 kw. Innovazione a portata di mano

PROBLEMI E QUESITI DI TERMOLOGIA (SOLUZIONI)

Il primo principio della termodinamica

Studio di massima di un sistema di sovralimentazione di un motore diesel turbocompound basato su turbina Allison 250-C18

Kelvin K T [K] = T [ C] + 273,16. Fahrenheit F T [ F] = 1,8 T [ C] Atmosfera atm = Pa = 760 mm Hg

Dispensa del corso di FLUIDODINAMICA DELLE MACCHINE

DINAMICA DEI FLUIDI. Diretta generalizzazione della meccanica del punto materiale. Procedimento estremamente complicato.

FISICA per SCIENZE BIOLOGICHE A.A. 2012/2013 APPELLO 18 Luglio 2013

Trasformazioni termodinamiche: Esercizi svolti

Università degli Studi di Napoli Federico II - Facoltà di Ingegneria Esercizi di Fisica Tecnica per il Corso di laurea in Ingegneria Gestionale

Dimensionamento rete aria compressa. Impianti Industriali

Legge del gas perfetto e termodinamica

Enunciato di Kelvin-Plank

temperatura ambientale massa totale d aria contenuta nella stanza temperatura raggiunta nella stanza dalla massa d aria pressione atmosferica

ESERCIZI DI RIEPILOGO SULLE APPLICAZIONI DELLE EQUAZIONI DI BILANCIO PER SISTEMI APERTI A.A

Bilancio di energia: il Primo Principio della Termodinamica. Termodinamica dell Ingegneria Chimica

Fisica Generale I (primo e secondo modulo) A.A , 2 settembre 2009

15/04/2014. Serway, Jewett Principi di Fisica IV Ed. Capitolo 8. Generalizziamo, considerando due particelle interagenti.

La perdita secca di monopolio.

STUDIO DI MASSIMA DI UNA MICROTURBINA PER PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA

TERMODINAMICA. Studia le trasformazioni dei sistemi in relazione agli scambi di calore e lavoro. GENERALITÀ SUI SISTEMI TERMODINAMICI

POLITECNICO DI MILANO Fondamenti di Fisica Sperimentale, a. a I appello, 12 luglio 2016

Dilatazione termica. Effetti della T sui materiali e l ambiente. l=α l o t. A = 2 α A o t. α = coefficiente di dilatazione termica lineare

Esercizi sulle Macchine Operatrici Idrauliche

Dal modellino dei Gas perfetti alla Tecnologia del vuoto

CORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE Secondo Compitino di FISICA 15 giugno 2012

Esercizi di Fisica Tecnica Scambio termico

Eq. bilancio quantità di moto

Università dell Aquila - Ingegneria Prova Scritta di Fisica Generale I - 03/07/2015 Nome Cognome N. Matricola CFU

Università degli Studi di Roma La Sapienza Corso di Laurea in Ingegneria Energetica. Esame di Fisica I Prova scritta del 9 giugno 2016.

Esercitazione Dimensionamento di una micro turbina eolica

1 bar = 10 Pa = 10 barie PRESSIONE PRESSIONE. N 10 dyn dyn. m 10 cm cm. Solido. Liquido. Gassoso. (pascal) m. kg 1000.

Studio di un bruciatore intermedio per un motore aeronautico turbocompound

Rayleigh.mcd (1/7) p J. kg K Determinare le condizioni all'uscita del condotto e la caduta di presisone di ristagno.

CALORE E TERMODI NAMI CA - PRI MO PRI NCI PI O

L Offerta dell impresa e dell industria

( 160 mol) ( 8,31 J/(mol K) ) = 600 K

5. Calcolo termodinamico e fluidodinamico di progetto di un riscaldatore d aria con fluidi in controcorrente.

ESERCIZI DI TERMODINAMICA

Idraulica e Idrologia: Lezione 16 Agenda del giorno

INTRODUZIONE ALLA TERMODINAMICA. Supponiamo di voler studiare il comportamento di una determinata quantità di gas contenuta

TEORIA CINETICA DEI GAS

Lezione 13: Calore e sua propagazione. Elementi di Fisica AA 2011/2012 Doc Claudia R. Calidonna

A) ESERCIZI SVOLTI CON RISULTATI

CALDAIA A CONDENSAZIONE. Il rendimento termico di una caldaia, con riferimento al potere calorifico inferiore LHV, può essere espresso come:

PER ESERCITARSI Parte 2. Esercizi su Corpo rigido, variabili angolari, momenti, fluidi, termodinamica

CALCOLO EFFICACIA ED EFFICIENZA DI TERMOCAMINETTI A GIRI DI FUMO

Esercitazione: Dimensionamento di una valvola termostatica

Termodinamica e trasmissione del calore 3/ed Yunus A. Çengel Copyright 2009 The McGraw-Hill Companies srl

Considerazioni termodinamiche sulla termostatazione naturale degli ambienti

Opera rilasciata sotto licenza CC BY-NC-SA 3.0 Italia da Studio Bells (

Risoluzione Assegno

Appunti di Meccanica dei Fluidi M. Tregnaghi

SISTEMI ENERGETICI LM per allievi Ingegneri Meccanici Appello del 9 luglio Proff. Consonni S., Chiesa P., Martelli E.

Determinazione e confronto delle prestazioni di impianti geotermoelettrici

Riepilogo di calorimetria

Transcript:

A. na maccina disosta su un asse orizzontale è alimentata da una ortata di 0 kg/s di aria (R = 87 J/kg K, c = 004 J/kg K) alla ressione P = 0 bar e alla temeratura T = 00 C, da un condotto circolare di diametro D = 00 mm. All uscita della maccina la stessa ortata di aria è nelle condizioni P = bar, T = 0 C ed è scaricata da un condotto di diametro D = 300 mm. Dalle areti non adiabatice della maccina si rileva una fuga termica verso l esterno ari a P T =500 kw. Si verifici se la maccina è motrice o oeratrice e a quanto ammonta la otenza meccanica scambiata con l esterno. Soluzione Dall equazione dell energia er unita dimassa siuo calcolare il lavoro e vedere se risulta ositivo (maccina oeratrice, lavoro fatto sul fluido) o negativo (maccina motrice, lavoro fatto dal fluido). 0 0 Q L 0 0 Q Ilcalore Q er unita di massa e negativo (ceduto all esterno) e vale: PT 500kW Q 50kJ / kg m 0kg L L entalia totale e data dalla somma dell entalia statica e dell energia cinetica, e er l aria sotto l iotesi di gas erfetto, la differenza tra uscita e ingresso risulta: u u c T u c T 0 0 u Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina

A. La velocita in ingresso e in uscita uo essere calcolata dalla ortata e diametro di ingresso e uscita, considerando la legge dei gas erfetti er trovare la densita (note ressione e temerature in ingresso e uscita) Conoscendo le velocita, le temerature e il calore secifico c, ossiamo calcolare il salto di entalia totale ingress/uscita. m m A D RT 4 m m A D RT 4 Quindi nell equazione dell energia otteniamo 0kg 3 9.34kg / m 0.007854m 0kg 3.378kg / m 0.07069m c T u c T u 87.84kJ kg 0 0 / L Q 87.84kJ / kg 50kJ / kg 0 0 36.3m 59.48m 37.84kJ / kg ce risulta negativo, quindi si tratta di una MACCHINA MOTRICE. La otenza scambiata conl esterno risulta: P Lm 378. 4kW Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina

A. na maccina è alimentata da un condotto di diametro 30 mm, da una ortata di aria (R = 87 J/kg K, c = 004 J/kg K) ari a 00 g/s nelle condizioni di ressione P = 5 bar e temeratura T = 300 C. All'uscita il condotto a diametro 50mm e l'aria si trova a bar e 00 C. Suonendo la maccina isolata termicamente si calcoli la otenza reale, secificando semotrice o oeratrice, ed il rendimento adiabatico. Soluzione Ance in questo caso dall equazione dell energia er unita di massa si uo calcolare il lavoro e vedere se risulta ositivo o negativo. L 0 0 Q Inquesto caso il calore scambiato e nullo in quanto la maccina e isolate termicamente (Q=0). La variazione di entalia totale si uo calcolare come nel caso recedente, calcolando rima la velocita in ingresso e in uscita: m m A D RT 4 m m A D RT 4 0.kg 3 3.04kg / m 0.000707m 0.kg 3.47kg / m 0.0096m 46.53m 34.56m Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina 3

Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina 4 La variazione di entalia totale uo quindi essere calcolata (ede uguale al lavoro): Da cui si ricava la otenza: Per calcolare il rendimento adiabatico, basta utilizzare la formula e sostituendo i valori ce si ossono calcolare in ingress e in uscita della temeratura e ressione di ristagno kg kj u T c u T c L / 00.88 0 0 kw m L P 0. 00 0 00 0 0 00 0 00 ) ( ) ( T T ss tt 0.758 0 0 0 0 0 0 u u c c T T tt A.

A3. na maccina è alimentata da un tubo di diametro 500 mm e oera con aria (R = 87 J/kg K; c = 000 J/kg K). Alla flangia di ingresso si misura una velocità di 50 m/s, una temeratura di 450 K e una ressione di 4 bar. Allo scarico il fluido di lavoro si trova alla temeratura di 300 K e alla ressione di bar. La sezione di scarico è costituita da un tubo di diametro uguale a quello di ingresso ed è osto ad una quota di 0 m sora la flangia di ingresso. Nella maccina si sviluano reazioni esotermice ce roducono una otenza termica di 000 kw. Sulla base dell'alicazione del rinciio di conservazione dell'energia er un sistema fluente si ciede di determinare: Se la maccina sta oerando come motrice o oeratrice Illavoro secifico scambiato conil fluido di lavoro La otenza scambiata conl'esterno. Soluzione Ance in questo caso dall equazione dell energia er unita di massa si uo calcolare il lavoro e vedere se risulta ositivo o negativo. L 0 0 o ance Q ( u / gz) ( u / gz) L Q La ortata si calcola conoscendo la velocita e l area (dati), e calcolando la densita in ingresso. 400000Pa D m m A A 50m RT 87450K 4 30.4kg Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina 5

A3. Dalla conservazione della ortata si calcola la velocita in uscita m 30.4kg 33.3m A D RT 4 Ilcalore Q er unità di massa è ositivo e vale: PT 000kW Q 3.9kJ / kg m 30.4kg Siuo quindi calcolare il lavoro secifico L Q c T u gz c T u gz 75.kJ / kg ce risulta negative quindi la maccina e MOTRICE. La otenza scambiata con l esterno risulta: P Lm 5. 3MW Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina 6

A4. In un imianto di sollevamento acqua si valuti il bilancio energetico fra due sezioni: la sezione () di asirazione, di diametro D = 00 mm e la sezione (), di mandata di diametro D = 80 mm, osta ad una quota di 500 m sora la (). Suoniamo uguali le due ressioni e assumiamo una ortata è di 00 l/s. L'acqua all'ingresso della oma a una temeratura di 45 C, e tra le sezioni a monte e a valle della oma si misura una differenza di temeratura di 0.5 C. Sidetermini la otenza assorbita dalla oma e il rendimento idraulico. ( Cal. sec. Acqua = 486 J/kg K) Soluzione Come nei casi recedenti si calcola il lavoro secifico e quindi, moltilicando er la ortata in massa, la otenza. ( u / gz) ( u / gz) Prima sideve calcolare la velocità in ingresso e un uscita 3 Q 0.m.7m A D 4 Il lavoro quindi risulta L ct gz L Q 3 Q 0.m 9.9m A D 4 9.9 7.7 u u 486J / kgk 0.5K 9.8m 500m m 7.kJ / kg (ositivo, quindi la maccina risulta oeratrice come era da asettarsi) La otenza si calcola moltilicando er la ortata in massa dell acqua (considerando la densita ari a 000kg/m 3 ) : P Lm 7. 5kW Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina 7

A4. Il rendimento idraulico è H L Con H revalenza della oma (in kj/kg). La revalenza della oma di calcola dall equazione di Bernoulli tra l asirazione e la mandata della oma in assenza di erdite u gz H u gz Le ressioni sono uguali quindi si semlificano e z -z =500m. Quindi la revalenza della oma H = 5.0 kj/kg Il rendimento idraulico quindi vale: H L 5.0kJ / kg 7.kJ. kg 0.705 Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina 8

A5. na maccina è alimentata con 0 kg/s di aria (R = 87 J/kg K, c = 004 J/kg K) alle condizioni P = 3 bar e T = 800 K da un condotto di sezione S = 0. m. La maccina fornisce all esterno una otenza meccanica di 3MW. Nella sezione di scarico S = 0.0 m si misura una temeratura di 80 K ed una ressione di bar. In iotesi di flusso monodimensionale nelle sezioni di ingresso e di uscita sivuole calcolare il calore diserso dalla maccina. Soluzione Dall equazione di stato dei gas erfetti è ossibile ricavare la densità del fluido in ingresso ed uscita dalla maccina. na volta note le densità facendo uso della formulazione della ortata massica e dell equazione di continuità è ossibile ricavarsi le velocità del flusso in ingresso edin uscita dalla maccina. m m 76.9m A D RT 4 m m 403.m A D RT 4 Ilbilancio energetico, scritto in termini di lavoro secifico risulta: 0 Q L 0 [ J / kg] Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina 9

A5. Per assare ad esrimerlo in termini di otenza simoltilica er la ortata in massa : m ( m mq ml [W ] 0 0) 0 L entalia totale e data dalla somma dell entalia statica e dell energia cinetica. Per l aria, sotto l iotesi di gas erfetto, la differenza tra uscita e ingresso risulta: m ( ) m m c T c T 4. MW 0 0 44 Per calcolare la Potenza termica disersa dalla maccina si sfrutta il bilancio energetico recedentemente riortato: P termica mq m ( 0) ml. 44MW 0 Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina 0

A6. na maccina elabora aria (R = 87 J/kg K, c = 004 J/kg K) secondo una trasformazione adiabatica isentroica tra una ressione P = bar (ingresso) ed una ressione P = bar (uscita). La temeratura dell aria in ingresso è di 300 K. Le velocità all ingresso ed all uscita della maccina sono risettivamente 00 m/s e 0 m/s. Considerata una ortata di 3 kg/s si calcoli il lavoro massico scambiato e la otenza scambiata, secificando se si tratta di maccina motrice od oeratrice. Soluzione Considerando la trasformazione isentroica fra l ingresso e l uscita si ottiene la temerature isentroica allo scarico. ( ) T T 365. 7K Per calcolare il lavoro massico scambiato si utilizza il bilancio energetico: 0 0 Q L Essendo nullo il calore scambiato, il lavoro risulta uguale alla variazione di entalia totale u u c T u c T u 6kJ kg 0 0 / Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina

A6. Essendo ositivo il lavoro si tratta di una maccina oeratrice. Per calcolarne la otenza si moltilica er la ortata in massa: P com ml m 83kW 0 Corso di Maccine A.A. 03-4 Pagina