temi d'esame

Prova del 12/10/2020: Gli scambiatori di calore: classificazione e dimensionamento

1. Un tubo di acciaio k(56,7 kcla/h m °C) di 25 mm di diametro per 3mm di spessore contiene vapore condensato a 110°C. La conduttanza convettiva è di 20 W/m^2 °K. Si trascuri la resistenza convettiva tra vapore e parete interna. Se T amb= 15°C, calcolare perdita di calore per metro di tubo. Se il tubo di acciaio venisse isolato con uno spessore di 35 mm di magnesia e la conduttanza convettiva rimanesse la stessa, quale sarebbe la nuova perdita? Kmagn=0,06 W/m °K. Determinare la temperatura a metà dello spessore di isolante.

2. Un’aria (h= 15 kcal/kg AS, x= 12 g/kg AS) viene miscelata in rapporto 1:2 con un’altra aria (Tr= 23°C, Tbu= 29,5 °C). L’aria subisce poi una trasformazione che la porta alle condizioni finali caratterizzate da una temperatura invariata e una umidità assoluta x= 19 g/kg AS. Riportare le trasformazioni sul diagramma.

dell'aria umida e descrivere in dettaglio le modalità con le quali tale trasformazione viene effettuata.

4. Anche qui il professore ha messo un esercizio preso dalle sue slide:

Prova del 09/11/2020:

1. Il trasporto di calore per irraggiamento.
2. Del latte intero a 10°C deve essere pastorizzato a 72 °C con uno scambiatore di calore a piastre ad una portata di 5600 l/h e quindi deve essere raffreddato a 5°C. L'acqua calda e l'acqua fredda sono fornite con una portata di 7000 l/h a 80 °C e 2°C. Ciascuna piastra dello scambiatore ha una superficie di scambio di 0,79 m^2 e il coefficiente globale di scambio termico delle sezioni di riscaldamento e di raffreddamento è di 2890 W/m^2 °K. Per la sezione di recupero è 2700 W/m^2 °K. Il 60% dello scambio di calore avviene nella sezione di recupero. Calcolare il numero di piastre richieste per ciascuna sezione.
3. 50 kg/min di aria umida (h= 75,35 kj/kg AS, Pv= 27331 mmbar) vengono portati nelle

Condizioni finali caratterizzate da Tbu= 31 °C e Pvs= 0,68 m di colonna di acqua. Calcolare il consumo energetico richiesto nel caso essa venga eseguita mediante iniezione di vapore, determinando la portata in massa di vapore necessaria.

Dal fondo di un serbatoio cilindrico a superficie libera del diametro di 3 m, pieno d'acqua per un'altezza di 2 m, fuoriesce con imbocco a spigolo (K=0,5) una tubazione orizzontale del diametro di 100 mm lunga 100 m che sbocca in atmosfera. Nell'ipotesi che l'indice di resistenza della tubazione (f) sia pari a 0,015. Calcolare la velocità del getto d'acqua all'uscita della tubazione.

Prova del 14/12/2020:

1. Il trasporto di calore per conduzione:
2. Un tubo in acciaio inox (k=37kcal/h m °C) di diametro 20 cm e spesso 6 cm è attraversato da un fluido ad una temperatura di -30°C. Il tubo rivestito da uno strato di materiale isolante di 150 mm che ha una K= 0,04 W/m °C. Sapendo che le conduttanze

convettive interne ed esterne sono rispettivamente 23 e 8 W/m^2 °C e che il tubo è immerso in area a 25 °C e 85% di umidità relativa. Verifica se si forma condensa sulla superficie esterna.

3. 10.000 m^3/h di area umida vengono prelevati dall’ambiente (Pvs =31,5 mmHg; x= 22 g/Kg AS) per subire un processo di condizionamento. Nel locale vanno mantenute le seguenti condizioni: T= 20 °C; U.R.=0,4. Dalle vetrate viene trasmessa potenza termica di 20 KW, all’interno del locale vengono prodotti dalla respirazione umana 16 Kg/H di vapore, calcolare la quantità di calore da togliere nella fase di raffreddamento e la quantità di condensa che si forma. Descrivere in dettaglio le modalità operative secondo le quali eseguire l’intera trasformazione e disegnare il percorso sul diagramma dell’aria umida.

4. Anche qui è stato preso dalle sue slide: Prova del 25/01/2021:

1. Descrivere l’esperimento di Joule (mulinello): a)

1. Descrizione dell'esperimento: a) scopo e finalità; b) apparato sperimentale e conduzione dell'esperimento; c) conclusione che se ne traggono.

2. Al termine di una cottura in forno, una patata di 7,5 cm di diametro, viene lasciata raffreddare in aria ambiente a 21 °C. In 5 minuti la patata si raffredda da 150 °C a 90 °C. Si determina il valore della conduttanza convettiva tra l'aria e la patata, approssimando la patata ad un corpo di geometria sferica. Mantenendo invariato il valore della conduttanza convettiva, determinare il tempo necessario affinché la patata subisca il medesimo raffreddamento da 150 a 90 °C, quando se ne ricopre la superficie con un canovaccio spesso 3 mm (Kcan= 0,06 W/m °K). Si assumano per la patata le