Termodinamica applicata e trasmissione del calore - Appunti

TERMODINAMICA APPLICATA

• TERMODINAMICA
  • Conservazione della massa
  • Conservazione dell'energia
  • Primo principio della termodinamica
  • Entropia
• MECCANICA DEI FLUIDI
  • Sistema dei fluidi
  • Conservazione della quantità di moto
  • Equazione dell'energia meccanica
  • Energia cinetica
• TRASMISSIONE DEL CALORE
  • Conduzione
  • Convezione
  • Irraggiamento
  • Meccanismi combinati

densità S = _m/_V

v_p=¹/₃ = ^V/_m (volume per unità di massa)

P = ^F_z/_A

• 1 KPa = 10⁵ N/_m²
• 1 bar = 10⁵ N/_m²
• 1 MPa = 10⁶ N/_m²
• 1 atm = 10¹ x 325 Pa = 1.01325 bar

T(^°C) = T(^K) - 273.15

T(^R) = 1.8 x T(^K)

T(^°F) = 1.8 x T(^°C) + 32

ΔE_c = E_c2 - E_c1 = ½ _m(V_c2² - V_c1²)

ΔE_p = E_p2 - E_p1 = m_g (z₂ - z₁)

Il LAVORO è un modo per mantenere energia; di conseguenza il termine lavoro non si riferisce a uno scambio tra sistemi diversi e a uno scambio immagazzinato tra sistemi. L'energia è immagazzinata e immagazzinata quando viene compiuto lavoro.

• L lavoro compiuto dal sistema
• L lavoro compiuto nel sistema

BILANCIO ENERGETICO PER I CICLI

ΔE_ciclo = Q_cal + L_cal

ΔE_ciclo = 0 → Q_cal - L_cal = 0

CICLI MOTORE

(Q_F > Q_C)

L_calore = Q_F - Q_C

Rendimento termico ciclo motore

η = (L_ciclo / Q_F) = 1 - (Q_C / Q_F)

Q_F = calore ceduto dal corpo caldo al sistema

Q_C = energia rilasciata sotto forma di calore dal sistema al corpo freddo

CICLI FRIGORIFERI E A POMPE DI CALORE

L_ciclo = Q_C - Q_F

β = Q_F / L_ciclo

γ = Q_C / L_ciclo

coeff. di prestazione in un ciclo frigorifero

coeff. di prestazione in un ciclo a pompe di calore

Q_F = calore ceduto dal corpo freddo al sistema

Q_C = energia rilasciata sotto forma di calore dal sistema al corpo caldo

DIAGRAMMI p-v-T

• punto critico
• linea del punto triplo
• liquido
• vapore
• solido

T_C = temperatura critica, temperatura massima alla quale liquido e vapore possono coesistere in equilibrio.

CAMBIAMENTI DI FASE

miscela bifase liquido-vapore

titolo → x = \dfrac{m_{vapore}}{m_{liquido} + m_{vapore}}

rappporto tra massa del vapore presente e massa totale della miscela

V_{miscela} = V_{liq} + V_{vap} x = \dfrac{m_{vapore}}{m} 1-x = \dfrac{m_{liq}}{m}

v = (1-x)v_{liq} + x \cdot v_{vap} = v_{liq} + x(v_{vap} - v_{liq})

ENTALPIA (H)

H=U+pV \quad h=u+p \cdot v

u = (1-x)u_{lq} + x \cdot u_{v} = u_{eq} + x(u_{v} - u_{eq})

energia interna di una miscela bifase liquido-vapore

h = (1-x)h_{lq} + x \cdot h_{v} = h_{eq} + x(h_{v} - h_{eq})

entalpia specfica di una miscela bifase liquido-vapore

quantità di energia libera di un sistema termodinamico in una isobaroetrica

c_v = \dfrac{\partial u}{\partial T} |_v calore specifico a volume costante

c_p = \dfrac{\partial h}{\partial T} |_p calore specifico a pressione costante

K = \dfrac{c_p}{c_v}

colori specifichi: in condizioni opportune, mettono in relazioni (e capacita termina la variazione di temperatura di un sistema con la quantita di energia neusaresita sotto forma di calore

fluidi incomprimibile c_v(T) = \dfrac{du}{dT} (n dipende solo da T)

\mathcal{H}(T,p) = u(T) + p \cdot v\ c_{vT} = c_p

\Delta u = u_1 = c(T_2 - T_1) \ \Delta n = c \cdot \Delta T

note che termina di pericol accetto al primo e unite in transverso.

h_2 - h_1 = c(T_2 - T_1) + v(P_2 - P_2) \Delta h = c \cdot \Delta T + v \cdot \Delta P

“ =

• 8,314 kJ/kmol*K
• 1,986 Btu/Ibm mol*R
• 1545 ft lbf/Ibm mol*R

R =