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

Appendici
1. la portata di vapore nel dispositivo;
2. la sezione di uscita dell'ugello;
3. la potenza termica dissipata attraverso le pareti dell'ugello;
4. la perdita di potenza meccanica nel dispositivo (supponendo che il calore sia
scambiato a temperatura ambiente T 0 = 25 °C).
5. Tracciare inoltre la trasformazione subita dal fluido sul diagramma T-s.
Soluzione
Dalle tabelle termodinamiche si ricavano i seguenti valori delle grandezze di stato nelle
sezioni 1 e 2:
Punto p T h s af v
bar °C kJ/kg kJ/kg K kJ/kg m³/kg
1 80 715 3918.6 7.318 1736.743 0.055742
2 4 196 2852.1 7.153 1124.526 0.529262
La diminuzione di entropia all'uscita è compatibile con il fatto che il sistema non è adiabatico.
La portata di vapore è data da
G
w A
1 1
=ρ
1w1 A1
= = 0.395 kg/s
v1
La sezione in uscita si ricava dal bilancio di massa
w A Gv
G = → A = = 232 mm 2
2 2 2
2
v1 w2
La potenza termica scambiata si ricava dal bilancio energetico (dove non si può trascurare la
variazione di energia cinetica)
2 2
⎡⎛ w2 ⎞ ⎛ w1
⎞⎤
Wt
= G⎢⎜h2 + ⎟ − ⎜h1
+ ⎟⎥
= -261 kW
⎣⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠⎦
Ed infine, la perdita di potenza meccanica è ottenibile dal bilancio di disponibilità
(nuovamente la variazione di energia cinetica deve essere tenuta in conto)
⎧
2 2
⎪ ⎡⎛ w ⎞ ⎛
1
w ⎞⎤
⎫
2
⎪
W '
ma ,
= G ( af,1 − af,2) = G⎨
⎢⎜h1 + ⎟ − ⎜h2 + ⎟⎥−T0( s1− s2) ⎬ = −Wt
− GT0( s1− s2)
= 241.6 kW
⎪⎩
⎣⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠⎦
⎪⎭
Infatti, dato che dal dispositivo si ottiene potenza meccanica nulla, la massima potenza
disponibile coincide con quella perduta.
NOTA: il valore della potenza termica dissipata attraverso le pareti è inverosimile, date le
limitate dimensioni dell'ugello: i dati del problema sono stati infatti "adattati" a fini didattici.
ESERCIZIO C.37 (2003 - Per l’anno 2003 si dovevano risolvere almeno due esercizi tra i
tre proposti)
L’impianto di refrigerazione di un trasformatore può essere schematizzato come in Fig.1. La
pompa P preleva il fluido dal serbatoio S, lo fa circolare in una tubazione che contiene un
filtro F ed una valvola V per poi reimmetterlo nel serbatoio stesso. Il fluido di lavoro è olio
(densità ρ = 870 kg/m 3 , viscosità μ = 140 mPa s) percorre la tubazione ad una velocità w =
2.5 m/s. La tubazione può essere considerata idraulicamente liscia. Sono noti inoltre i
seguenti dati
• quote geometriche (vedi figura 1) H 1 = 6.8 m, H 2 = 5.8 m, H 3 = 6.3 m, B = 4.3 m.
• diametro della tubazione D t = 72 mm.
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