Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e ... - Valentiniweb.com

Appendici
Capitolo 4
Esercizio 4.1 (Soluzione redatta dallo studente Giacomo Garofalo)
Sia G 1 la portata di azoto entrante nella tubazione a temperatura T 1 , e G 2 la portata di azoto
uscente dalla tubazione a temperatura T 2 , scrivo le equazioni di equilibrio della massa e
dell’energia per il sistema:
⎧G1
= G2
= G
⎨
⎩W
t
+ G( h1
− h2
) = 0
L’azoto può essere considerato un gas perfetto con c p =1041.6 J/kg⋅K costante quindi:
dh = cp
⋅dT
W = Gc ( T2 − T1)
=−332.6 kW
t
p
Esercizio 4.2 (Soluzione redatta dallo studente Giacomo Garofalo)
p [MPa] T [°C] h [kJ/kg] x
1 3 233.94 2750.47 0.97
2 0.1 137 2750.47 -
L’entalpia di una laminazione rimane sempre costante, come si osserva dai bilanci di energia
ed entropia del sistema
⎧G( h1
− h2
) = 0 ⇒ h1
= h2
⎨
⎩G( s1
− s2
) + S
irr
= 0
Il titolo si può anche calcolare con la seguente relazione, una volta trovate dalle tabelle
l’entalpia del liquido saturo (h f ) e l’entalpia del vapore saturo secco (h g ):
h − h
f 2750.47 −1008.62
x = =
= 0.97
h − h 2804.29 −1008.62
g
f
Esercizio 4.3 (Soluzione redatta dallo studente Giacomo Garofalo)
Considero inizialmente come sistema il solo scambiatore a miscelamento, caratterizzato da
due ingressi (G a e G s ) e un’uscita (G u ), e ne scrivo le equazione di equilibrio della massa e
dell’energia:
⎧Gs
= Gu
− Ga
⎧Gs
+ Ga
= Gu
⎪
⎨
⇒ ⎨ Guhu
− Gaha
⎩G + = ⎪ s
=
sh
h
s
Gaha
Guhu
⎩ Gs
Gs = Gu − Ga
=
0.05 kg s
Per calcolare il valore dell’entalpia h s è necessario conoscere i valori delle entalpie h u e h a .
Sappiamo però che l’entalpia dell’acqua si può calcolare con ottima approssimazione con la
formula:
h = 4 . 2 ⋅T
Da cui:
ha
= 4.2⋅ Ta
= 84 kJ kg
hu
= 4.2⋅ Tu
= 124.32 kJ kg
Gh
u u−Gh
a a
3.05⋅124.32 −3⋅84
hs
= = = 2543.8 kJ kg
G
0.05
s
La laminazione è un processo isoentalpico, questo significa che h s è sia l’entalpia a valle della
valvola di laminazione sia l’entalpia del vapore nella linea. Perciò per calcolare il titolo è
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