Esercizi fisica Tecnica svolti

Es 1

Si abbia una turbina a vapore della potenza di 300 kW. Essa sia alimentata da una portata di massa di vapore di 4000 kg/h. Nella turbina il vapore subisca una trasformazione adiabatica. Determinare la variazione di entalpia specifica del vapore tra le sezioni di immissione e sbocco della turbina, essendo la velocità del vapore nella sezione di immissione di 60 m/s e nella sezione di sbocco di 200 m/s. La sezione di sbocco si trovi ad una quota di 1,50 m inferiore a quella della sezione di immissione.

Soluzione

Primo principio con sistema aperto:

H_1 + V_1²/2 + g z_1 = H_2 + V_2²/2 + g z_2 + l_t

Turbina: Q = 0 flusso; si considerano 1 kmol h per 1 kmol

Q + m_dot* (H_1 + V_1²/2 + g z_1) = m_dot * (H_2 + V_2²/2 + g z_2) + W

W = 300 X 1 / 4000 X 90300000 X 1/4000 = (H_1 - H_2 + 60² - 200²)* 5000 + 10 * 1.5

Es 2

Un cilindro pieno di gas è chiuso da un pistone e contiene un'elica che può essere azionata dall'esterno. Sia x la posizione del pistone ed F la forza esterna esercitata su di esso...

Soluzione

Caso A:

Q₂ = L₂ - L_U - U₁ + U₂; cos'è adiabatico

Lavoro pistone = ṗ 𝜋 F all'esterno

W_tot = p dV = F dx = L_tot

Caso B:

M miscono entrambi nel sistema chiuso, è lo stesso

E assi𝜋o₂ e analoghe rispettivamente al massimo

Caso C:

M colina correndo sia stess roiom ingresso con cellula di alanina frazione.

Termodinamica applicata

Esercizio 1

Si abbia una turbina a vapore della potenza di 300 kW. Essa sia alimentata da una portata di massa di vapore di 4000 kg/h. Nella turbina il vapore subisca una trasformazione adiabatica. Determinare la variazione di entalpia specifica del vapore tra le sezioni di immissione e sbocco della turbina, essendo la velocità del vapore nella sezione di immissione di 60 m/s e nella sezione di sbocco di 200 m/s. La sezione di sbocco si trovi ad una quota di 1,50 m inferiore a quella della sezione di immissione.

Soluzione

Primo principio per un sistema aperto:

Q₁₂ - L₁₂ = H₂ - H₁ + (c²₂ - c²₁)/2 + g(z₂ - z₁)

Q₁₂ - L₁₂ = 0 + 0 - 300 = H₂ - H₁ + [(200)² -(60)²]/2 + 9.81 x (-1.5)

300000 - [(200)² - (60)²]/2 - 9.81 x (-1.5) = 4000/3600 [H₂ - H₁

H₂ - H₁ = (300000/1.111) - 19400/1.111 = 316.500 kJ/kg

Esercizio 2

Un cilindro pieno di gas è chiuso da un pistone e contiene un'elica che può essere azionata dall'esterno. Sia x la posizione del pistone ed F la forza esterna esercitata su di esso. Si considerino due processi (a) e (b). In entrambi si parte da x₀ = 0,2 m ed F = 103 N e si arriva ad x₁ = 0,3 m con F costante durante tutto il processo. Il processo (a) è adiabatico verso l'esterno e si spendono 250 J per far girare l'elica. Il processo (b) non è adiabatico ed si spendono 350 J per far girare l'elica. Alla fine del processo lo stato del gas è lo stesso nei due casi. Per ogni processo calcolare: il lavoro ed il calore globalmente scambiati dal sistema e la variazione di energia interna. Supponendo di non inserire in rotazione l'elica e di andare sempre dalla stessa situazione iniziale alla stessa situazione finale (caso c), si domanda se il processo può essere adiabatco. Calcolare anche in questo caso il lavoro fatto dal sistema, il calore scambiato e la variazione di energia interna.

Soluzione

Calcolare in questo caso il lavoro, il calore scambiato e la variazione di energia interna.

Caso A:

Ho percorso analitico, il sistema chiuso (mano dall'esterno):

Q₁₂ - L₂₁ = U₂ - U₁ = U₂ - U₁ = 0 processo adiabatco

Lavoro pistone = pA • F costante:

Lit = p_extdV = F