Esercizi Fisica tecnica

Esercizio n°3

Un tubo d'acciaio di diametro interno Di=100 mm e diametro esterno De=108 mm è percorso da acqua alla temperatura di 100 °C ed investito dall'esterno da una corrente di fumi alla temperatura di 500 °C.

Siano he=100 kcal/(m h K) e hi=2000 kcal/(m h K) rispettivamente i coefficienti di convezione esterno (fra fumi e tubo) e interno (fra acqua e tubo). Determinare:

a) il coefficiente di trasmissione globale riferito alla superficie esterna;

b) il flusso termico scambiato tra fumi ed acqua per metro di lunghezza di tubo;

c) la temperatura delle superfici interna ed esterna del tubo.

Si eseguano le medesime determinazioni nel caso in cui all'interno del tubo vi sia un'incrostazione avente lo spessore di 3 mm.

- conduttività termica

dell'acciaio 39 kcal/(m h K);- conduttività termica delle incrostazioni 3 kcal/(m h K).2 2[93,9 kcal/(h m K); 12737 kcal/(h m); 120,4 °C; 124,4 °C; 84,8 kcal/(h m K); 11500 kcal/(h m); 157,4°C; 161 °C]

Esercizio n°4

Una portata d'aria di 72 kg/h alla temperatura iniziale di 20 °C e pressione atmosferica è inviata in un tubo di diametro interno di 5 cm, la cui parete interna è alla temperatura di 120 °C. Determinare la lunghezza di tubo necessaria affinché l'aria in uscita abbia la temperatura di 110 °C. Caratteristiche dell'aria a 65 °C: calore specifico 0,241 kcal/(kg K); viscosità 0,0202 cp; conduttività termica 0,0251 kcal/(m h K).

[7,48 m]

Esercizio n°5

Per riscaldare una portata d'acqua di 250 kg/h dalla temperatura di 20 °C alla temperatura di 75 °C si utilizza una portata di 780 kg/h di gas avente temperatura di ingresso 195 °C con calore specifico pari a 0,25 kcal/(kg

K). Determinare la superficie di scambio necessaria sia nel caso di equicorrente che di controcorrente, supponendo in entrambi i casi un coefficiente globale di scambio termico di 98 kcal/(m h K). 22 2[1,41 m ; 1,25 m]

Esercizio n°6

Un recipiente a doppia parete contiene una miscela di acqua e ghiaccio a pressione atmosferica. L'intercapedine è in vuoto e le sue pareti, ricoperte da una lamina di Ag, hanno emissività 0,02. La temperatura della miscela è 0 °C e quella della parete esterna è 70 °F. Si supponga piccola l'intercapedine (e cioè che le pareti dell'intercapedine abbiano area eguale e pari a 0,1 m ). Determinare:

2a) la quantità di ghiaccio che fonde nel tempo, trascurando gli scambi termici per conduzione e convezione;

9b) le emissività che dovrebbero avere le pareti del recipiente volendo dimezzare la quantità di ghiaccio fusa nel tempo, ferme restando le temperature.

Calore specifico di fusione del

ghiaccio 143 Btu/lb.[0,0286 kg/giorno; 0,01]

Esercizio n°7

Un filo orizzontale di rame ossidato, avente un diametro di 10 mm, viene portato mediante passaggio di corrente elettrica alla temperatura di 100 °C in un ambiente di grandi dimensioni che si trova alla temperatura di 10 °C.

Si supponga che lo scambio termico con l'ambiente abbia luogo per convezione con un coefficiente di 13,5W/(m K) e per radiazione con un coefficiente di assorbimento per il rame ossidato di 0,75. Determinare la potenza termica scambiata per unità di lunghezza di filo.[55,5 W/m] 10