Testi autentici esami fisica tecnica con risoluzione

FISICA TECNICA

NOME e COGNOME: ......................................

MATRICOLA N^o: ........................................

DOMANDE PER L'ESAME SCRITTO DEL 12 settembre 2016

1. Irraggiamento: descrivere il funzionamento di una serra e le leggi fisiche coinvolte
2. Una lastra orizzontale (L=20 cm, H=20 cm, Spessore=1 cm) presenta sulla superficie superiore uno strato di ghiaccio spesso 0,545 cm (T_ghiaccio=0 °C, ρ=918 kg/m³, λ_fusione=333,7 kJ/kg). La superficie inferiore è lambita da vapore condensante (100 °C, la resistenza convettiva vapore-parete è trascurabile). Se lo strato di ghiaccio si scioglie completamente in 5 minuti, si calcoli la conducibilità termica del materiale di cui è costituita la lastra.

3. Un locale (Lunghezza = 5m, Larghezza 3m, Altezza 3m) scambia calore con l’esterno attraverso le pareti laterali (soffitto e pavimento sono perfettamente isolati). Il coefficiente globale di scambio termico è K=5 W/ m² K. Dovendo mantenere le condizioni termo-igrometriche (p_i=12 mmHg; p_v=24 mmHg) costanti si prevede di condizionare lo stesso per compensare sia i carichi termici che una produzione di vapore di 2 kg/h. La massa di aria secca da trattare è pari a 750 kg/h. Calcolare il calore da togliere nel processo di condizionamento e riportare il percorso sul diagramma di Mollier (condizioni esterne: T_apide=29°C; h=24 Kcal/Kg_as. Volendo effettuare un riciclo al fine di diminuire il consumo energetico del 15%, in quali proporzioni bisognerà miscelare l’aria proveniente dal locale con l’aria esterna?.

(3)

• Lunghezza = 5 m
• Larghezza = 3 m
• Altezza = 3 m

K = 5 w / m² . K

_mv = 2 kg/h

_mos = 750 kg/h

inverno: interno: P_v = 12 mmHg

x = 19.8 g/m³ = 0,0128 kg/kg

e

esterno: P_vs = 24 mmHg

^| T = 26 °C

T_v = 29 °C

h = 24 kcal / kg_s

T^| T = 36 °C

A = 2 . (3;3) m² + 2 . (3;5) m² = 48 m²

Φ = K . A (DT) = 5 w / m² . K . 48 m² . (36 + 29;3 29;3 29;3 15 - 26;2 29;3 15) K = 2064 kcal / h

T = 36 °C T_v = 29 °C

h = 24 kcal / kg_s

_Qout^t = q_in + q_v = qⁱⁿ + m_os (h_ost - h_x)

Q_v = m_os (h_ost - h_x) = 750 kg/h (24 - 29) kcal / kg^s = 8325 kcal / h

Q_out^t = qⁱⁿ + q^v = 8325 kcal / h + 2064 kcal / h = 10389 kcal / h

FISICA TECNICA

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DOMANDE PER L'ESAME SCRITTO DEL 17 Ottobre 2016

1. I gruppi adimensionali della convezione: quali sono, come nascono, come vengono utilizzati, qual è il loro significato fisico.
2. Si vuole realizzare un thermos, costituito da due cilindri concentrici tra i quali viene fatto il vuoto, con le seguenti caratteristiche:
   • D₁ = 6 cm, D₂ = 7 cm, L₁ = L₂ = 20 cm.
   Nel thermos deve essere contenuta una granita di arancia (λ = 334 kJ/kg, ρ = 640 kg/m³) alla temperatura di fusione del ghiaccio (0°C). Se la temperatura esterna del thermos è di 40°C e si vuole che la granita si sciolga completamente solo dopo 10 ore, si determini quale dovrà essere l'emissività del materiale con cui realizzare i due cilindri (ε₁ = ε₂).
3. Un'aria (h=15 kCal/ kg_a; x = 12g/kg_a) viene miscelata in rapporto 1:2 con un'altra aria (T₁=23°C; T_v=29,5°C). L'aria di miscela subisce poi una trasformazione che la porta alle condizioni finali caratterizzate da una temperatura invariata e una umidità assoluta di 18g/kg_a. Nell'ipotesi di non poter utilizzare l'iniezione diretta di vapore, valutare secondo quali altre modalità tale trasformazione può essere realizzata, riportandola sul diagramma di Mollier e descrivendola nei dettagli.