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

Appendici
punto 4: p 4 = 1 bar, T 4 = 20°C.
La trasformazione 1-2 è adiabatica reversibile (ovvero, isoentropica); la trasformazione 2-3
avviene a pressione costante (ovvero p 3 = p 2 ); la trasformazione 4-5 avviene a pressione
costante (ovvero p 4 = p 5 ). La superficie esterna dello scambiatore di calore 2-3-4-5 è rigida
ed adiabatica.
Determinare:
la temperatura T 1 ;
La potenza assorbita dal compressore, W’ 12 ;
la pressione p 2 ;
la potenza termica scambiata tra i due fluidi nello scambiatore, W
t, 23
;
la temperatura di uscita dell'acqua T 5 .
Tracciare inoltre la trasformazione 1-2-3 sul diagramma p-h dell’R22.
[235 K; -20.6 kW; 1.53 MPa; -62.5 kW;57.4°C]
Soluzione (redatta dallo studente Andrea Cosentino)
Analisi lato compressore:
I dati dell’R22 sono riportati in tabella, nella quale i dati di input sono stati evidenziati:
p [MPa] T [°C] h [kJ/kg] s [kJ/kgK] x
1 0.11 -39 233.7 0.9978 1
2 i 1.53 86.85 302.4 0.9978
3 1.53 39.89 94.13 0.3413 0
Calcoliamo la potenza raccolta all’asse del compressore tramite l’equazione di bilancio
energetico:
W
m'
= 0.3(233.7 − 302.4) ≈ −20.61kW
Analisi lato scambiatore:
si è ricavato h 3 = 94.13 kJ/kg per cui si ricava una potenza termica scambiata pari a:
W t
= G( h3 − h2)
= 0.3(94.13 − 302.4) ≈ −62.5kW
ed infine la temperatura di uscita dell’acqua è data da
T T + W /( G c ) = 20+
62.5/ (0.4 ⋅ 4.18) = 57.4 C
5
=
4 t p
°
ESERCIZIO C.6 (1995, gruppo A, facoltativo)
Determinare le condizioni finali del fluido R-22 prelevato nelle condizioni T 6 = 460 K, p 6 = 5
MPa se lo stesso viene fatto espandere attraverso una valvola (dispositivo dalla superficie
rigida schematizzabile come adiabatico) fino alla pressione atmosferica (p 7 = 100 kPa). Le
variazioni di energia cinetica e potenziale possono essere considerate trascurabili. Tracciare la
trasformazione 6-7 sul diagramma allegato.
[la trasformazione è isoentalpica; la temperatura finale vale circa 425 K]
ESERCIZIO C.7 (1995, gruppo A)
In un sistema chiuso cilindro pistone con rapporto di compressione volumetrico r v = V 3 /V 1 =
20:1 dell'aria (approssimabile come un gas ideale a c p costante, con R= 287 J/kg K, k= 1.400)
avente le seguenti condizioni iniziali:
p 1 = 35 bar, V 1 = 20 cm 3 , T 1 = 700 K;
subisce le trasformazioni reversibili indicate nel seguito:
b-61