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Domanda 2: La potenza resa dalle pompe al fluido vale rispettivamente W ' p1= Ggh 1= 4.91 MW W ' p2 = Ggh 2 = 5.15 MW mentre quella assorbita è data da Ggh' Ggh' 2 6.13 MW W p2, a = = 6.87 MW η 1 W p1, a= = ηP1 P2 Appendici e pertanto W a = 13 MW Domanda 3: è necessario applicare l'equazione di Bernoulli al tratto di circuito comprese tra le superfici libere del bacino inferiore e del serbatoio S, tenendo conto che: a) in tale tratto è presente solo la pompa P 1 ; b) le velocità sulle due superfici libere sono trascurabili; c) bisogna considerare solo le perdite di carico distribuite relative ai tratti a-b e b-c. p c − p1 + [( H + Z) − H ] = h' −h − h γ c 1 P1 a, ab a, bc da cui si ottiene il valore della pressione relativa nel serbatoio: p − p = γ − [( H + Z) − H ] + h' − h − h = 903 kPa { } c 1 c 1 P1 a, ab a, bc Domanda 4: La potenza ottenibile dalla caduta dell'acqua è data da WC = ηc gG( H2 − H1) = 8.06 MW Wc e pertanto il rendimento globale di conversione vale η G = = 0.62. W ESERCIZIO C.35 (2002 - Per l’anno 2002 si dovevano risolvere almeno due esercizi tra i tre proposti) Un impianto di condizionamento per aeromobili preleva una portata di aria G a = 3 kg/s a pressione atmosferica (p 1 = 1 bar, T 1 = 40 °C) per introdurla all’interno della cabina dell’aereo ad una temperatura T 4 = 14 °C e ad una pressione p 4 = 1.15 bar. A tale scopo (vedi figura) si comprime l’aria in un compressore adiabatico, con rendimento isoentropico η C = 0.9, la si refrigera in uno scambiatore di calore a superficie S, adiabatico verso l’esterno, per farla espandere infine nella turbina adiabatica T, con rendimento η T = 0.815. La potenza necessaria per azionare il compressore è prelevata in parte dalla turbina e per la parte rimanente dal motore elettrico M. La trasformazione nello scambiatore può essere considerata isobara ed il sistema opera in condizioni di regime stazionario. Si determini: 6. la pressione p 3 che bisogna imporre all’ingresso turbina per avere una temperatura dell’aria T 3 = 123 °C. 7. la temperatura dell’aria in uscita dal compressore, T 2 ; 8. la potenza termica ceduta nello scambiatore, W t ; 9. la potenza elettrica erogata dal motore, W el (si consideri unitario il rendimento elettrico del motore). Si consideri l’aria come un gas ideale con c p = 1005 J/(kg K) costante ed R = 287 J/(kg K) a b-85
Appendici G G 1 4 C W'm,c Wt W'm,t T Wel M 2 3 S Soluzione Per una turbina che funziona con gas ideale a c p costante si ha h3 − h4 T3 −T4 η T = = h3 − h4i T3 −T4i La temperatura ideale di uscita dalla turbina è data quindi da T3 − T4 T4i = T3− = 262.4 K ηT e pertanto la pressione in ingresso si può ottenere da R/ c p cp / R ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ 3 3 3 ⎜ ⎟ p3 p4 ⎜ ⎟ 4i 4 4i T p T = → = = T ⎝ p ⎠ ⎝T ⎠ 4.87 bar La temperatura ideale e reale in uscita dal compressore sono date rispettivamente da T R/ c p ⎛ p ⎞ 2 2i = T1⎜ ⎟ = p1 ⎝ ⎠ T2i − T1 492.0 K ; T2 = T1+ = η c 511.9 K La potenza ceduta nello scambiatore vale pertanto Wt = G( h3 − h2) = Gcp ( T3 − T2) = -348.9 kW La potenza meccanica necessaria al compressore vale W ' mC , = G( h1− h2) = Gc p ( T1− T2) = -599.2 kW La turbina eroga una potenza meccanica pari a W ' mT , = G( h3 − h4) = Gc p ( T3 − T4) = 328.6 kW e pertanto il motore elettrico (supposto di rendimento unitario) deve erogare una potenza data da W = W ' − W ' = 270.5 kW el m, C m, T ESERCIZIO C.36 (2002 - Per l’anno 2002 si dovevano risolvere almeno due esercizi tra i tre proposti) Del vapore acqueo entra in un ugello alla velocità w 1 = 10 m/s, ad una temperatura T 1 = 715 °C ed una pressione p 1 = 8 MPa. La sezione di ingresso dell'ugello è pari ad A 1 = 2200 mm 2 . Il sistema è in condizioni stazionarie ed a pareti rigide. All'uscita dell'ugello il fluido ha pressione p 2 = 4 bar, temperatura T 2 = 196 °C ed una velocità w 2 = 900 m/s. Ricavando le proprietà del vapore dal diagramma allegato o dalle tabelle allegate alle dispense, determinare: b-86
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Appunti ed Esercizi di Fisica Tecni
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Cap. 1. Nozioni introduttive di Ter
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Cap. 2. Cenni sui meccanismi di tra
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Cap. 2. Termodinamica degli stati I
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Cap. 2. Termodinamica degli stati G
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Cap. 2. Termodinamica degli stati F
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Cap. 2. Termodinamica degli stati F
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Cap. 3. Le equazioni di bilancio di
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Cap. 4. I sistemi aperti a regime
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Cap. 4. I sistemi aperti a regime U
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Cap. 4. I sistemi aperti a regime k
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Cap.5. L’equazione generalizzata
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Cap.6 - Le macchine termiche sempli
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Cap.7 - I cicli termici delle macch
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Cap.8 - La cogenerazione fumi al ca
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Cap.8 - La cogenerazione Bisogna no
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Cap.8 - La cogenerazione 8.3. Princ
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Cap.8 - La cogenerazione vapore all
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Cap.8 - La cogenerazione Impianti c
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Cap.10 - I cicli termici delle macc
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Cap. 10. Elementi di psicrometria,
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Cap. 11. Scambiatori di calore Un t
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Cap. 11. Scambiatori di calore •
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Cap. 11. Scambiatori di calore La d
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Cap. 11. Scambiatori di calore cald
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Cap. 11. Scambiatori di calore ESEM
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Cap. 11. Scambiatori di calore (a)
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Cap. 11. Scambiatori di calore Effi
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Cap. 11. Scambiatori di calore Effi
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Cap. 11. Scambiatori di calore T T
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Cap. 11. Scambiatori di calore La l
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Cap. 11. Scambiatori di calore di a
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Cap. 11. Scambiatori di calore BIBL
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Cap. 12. Combustione e generatori d
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Cap.14 -Principi di funzionamento d
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Appendici APPENDICE 1 - Equazioni d
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Appendici APPENDICE 3 - Proprietà
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Appendici Acqua Proprietà del liqu
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Appendici H2O p = 0.5 [MPa] Tsat =
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Appendici H2O p = 4.0 [MPa] Tsat =
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Appendici H2O p = 30.0 [MPa] T v u
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Appendici R717 - Ammoniaca Propriet
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Appendici R717 p = 0.4 [MPa] T v u
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Appendici R134a - Proprietà del li
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Appendici R134a - Liquido compresso
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Appendici R134a p = 0.30 [MPa] T v
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Appendici R600a - Isobutano Proprie
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Valori di c p , c v e k per vari ga
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Appendici APPENDICE 4 - Unità di m
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d) Unità di potenza Unità di misu
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Appendici V −3 3 1 = Mv1 = 1 ,5
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Appendici L tot = Q tot = 47 kJ Ese
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Appendici Esercizio 2.5 V 1 ⎛ 0.1
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T p 3 1−k k 3 = T p 2 1−k k 2 R
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Appendici Esercizio 2.17 T [°C] p
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Appendici t E ⎛ − ⎞ i( t) =
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Appendici Capitolo 4 Esercizio 4.1
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Appendici G ( s 2 GT ( c W = W ' t
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h − h η = ⇒ h = h −η h −
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Appendici In seguito all’espansio
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Appendici La portata massica (che r
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T G ( h − ) R 4 = T3 − ⋅ 2 h1
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Appendici 2 D Q = Aw = H πw 4 Da c
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Appendici Esercizio 5.6 −3 D = 20
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Appendici 4Q w = = 2, 21 m s D 2 H
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L’equazione di Bernoulli si può
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Page 592: PROBLEMA 3 Domanda 1: Dalle tabelle
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