Soluzioni e Svolgimento, Esami Fisica Tecnica, Emanuele Habib

Termodinamica dei processi energetici

Condizioni iniziali

V = 0,1 m³

P_c = 50 bar

T_c = 30 °C

Cp_f = 40 bar

T_f = ?

Bilancio di massa ed energia

1) ^dm/_dt = ∑ ṁ_e - ∑ ṁ_u

2) d(U + K + G)/_dt = Q̇_entrante - Ẇ + ∑ ṁ_e(M_e + K_e + g_e) - ∑ ṁ_u(h_u + k_u)

h_n = u + ρV_T

Analisi del sistema aperto non stazionario

Substrato rigido V = 0,1 m³ a 30 °C.

Ch R reggena (C_P = 1020 s/kg K, R = 287 s/kg K, V = 0,1 m³)

P_c = 50 bar, T_c = 30 °C, Cp_f = 40 bar

Equazioni energetiche

Sistema aperto regino non stazionario.

1) ^dm/_dt = Ud (U + K + G) = Q

h_e = U + _hV^T

cp Mi = (mg - mf) hmi

cp = Cv + R

Cv = cp - R

Cv = 733 J / kg K

mf cv (Tf - Ti) = (mi cv Ti) + mf hmi - mi hui

mf cv Tf = mi cv Ti - mi cp Ti + mf cp Ti

Pf Vf = mf R Tf

Pi Vi = mi R Ti

mi = Pi Tf / Pf Ti

mf = Pf Tf / Pf Ti

Processo di vaporizzazione

16 / 06 / 17

Portata di vapore saturo 70 bar (285,9 °C) e verranno immettere in un flusso a 120 kg/s di acqua e ti = 120 °C a 70 bar per inciderlo fino a 270 °C.

Il punto = me, 1 robot, T vapore satura = 285,9 °C.

Acqua = 120 kg/s, acqua e = 120 °C, acqua sf = 270 °C, f = 70 bar.

mg = mi + me, mf hf = mi hi + me he

Qu = 4,45 kJ / kg K

Ideale estente di produzione 70 bar = 150,5,1 kJ / kg.

Scambio termico e convezione

Due modi: sulla il bordo di pubbione pecer e un flesso due sciones ṁ_e ♪ + ṁ_e c_p ln_e T_vsat + T_f = ṁ_f c_p T_f - ṁ_i c_p T_i

Esempio di calore in transizione

Blocco di acciaio 500 K immerso in acqua a 15°C.

ti (perfetto) 288 K

Variazione di S? fino allo stato stazionario.

c_p = 450 J/kgK

ΔS = ∫ da/T = ∫ m c_p dT/T - m c_p ln _Tf/ti

Calcolo della temperatura all'interfaccia

Su calore la T all’interfaccia.

Temperatura all'interfaccia?

14 del 16/10/2017

W/m °C

λ = 0.04

h₂ = 8

λ = 14

t_i = 20°C

h₂ = 00°C

T_∞ T_∞

T_e, S₁, S₂

T = C₁ x K₂ S₂ λ₁ W/mk

S₁ λ₂

T = T_∞2

q̇ = T_∞01 - T₂ 5 cm 20 cm

Goccia d'acqua e convezione forzata

16/06/2017

Una goccia d’acqua di forma sferica con D=0,1 mm piove due umidità W=2m/s, T=30°C, T_aria=40°C.

Nu=2 + 0,85 Re^1/2 + 0,052 Re^2/3 (Convezione forzata)

(Si può risolvere il campo di T)

Nu= h_lL / λ

Re= VD / ν

h_l = Nu λ / L

B₁ = h_lL / λ

Calcolo termico delle gocce d'acqua

Lunghezza caratteristica D / 2

Gocce d’acqua

m c_p dT = hs (T_ambiente - T₀) dτ

T = T_∞ + (T₀ - T_∞) e^{- hs/mc_p}

In questo caso T₀=90°C, h₀=0 (T̅₀ = T̅₂) (T̅₂ T_M)

Ṅ = 0,2 kg/s

β = 6 = ^P₂/_P1 G° perfetto

T = 15°C P_M = 1 atm

M̅ = 65%

c̅_p = 1,01 KJ/kg K

Cp/Cv = 1,4

u₂ = ^RT₂/_P2 T₂?

P₂ = β P₁

n̅ = ^h_2s−h₁/_h2−h1 utile

h_2s−h₁ adiabatico

T̅_2s=?

Equazioni di stato

p_v T₁ = P₂V_2s^k

P₁V₁^k = P₂V_2s^k

P₁^−k T₁ = ^D/_2^1−k T_2s 1^−k

T₂ = T₁ (P_n / P₂)^(1-K)/K = T₁ β^(K-1)/K

R = Cp - Cv

Analisi delle turbine

02/02/17

P_e = 100 kWelettrico

P_c = 300 kW

T_max = 189 °C

T_e = 35 °C

M300 kW

R100 kW

Turbina = 35 °C

Q_add T_max macchina

È possibile?

γ = 1 - 308 / (273 + 189) = 1/3 - non è credibile

Prodotte necessariamente perdite

γ = P_e / P_c

Flusso isotermico

In una corrente isoterma che tratta carico unpure superficie

F_t3 ? = 132124)

51/3/16

Uscire per perfetto e 300 KPa

T_e = 80 °C

V = 50 m/s uscire

Cp = 1006 J/kgK

P_t1 = 120 KPa

V = 300 m/s area

Rapporto fra le sezioni del ugello sdrucciolato?

A₁ / A₂ = ?

Efficienza e bilancio energetico

Una unica efficienza ci libererà di fatto osservando il non verre deposito noi stato in solo 4

Le portate si possono dividere in due categorie

ṁ V ρ = W β A A n n └──┼──┘ = └──┼──┘ = └──┼──┘ A A P T WW J^s

Bilancio dell’energia

dH ̇̂ + ̂(_h + K_e + gz) - d(hu ░) dt Vel • assorbito h + k _h + k_k h - h ░ c T T ░ v ░ o.07

D = m1200 w/ e 50 w = pa2 = ?

T = 0

ĠT_a,amb = Cvarme restricciones

G ^G m▒ considerato che non se sufficias restalle differencia.

Diseño no precede locrao L = (Pe ╘ _noteso o alla-ne Theme al grose utro potrebbe.

V h L W •▓ fisiaco