Paniere di Progettazione impianti (2025) - Risposte multiple e aperte

INGEGNERIA INDUSTRIALE

Docente: Giacchetta Giancarlo

03.

Si abbia a trattare una portata d’aria di 10.000 m3/h, dalla pressione di 1 bar e 0°C di temperatura, alla pressione finale di 8 bar. La compressione viene realizzata attraverso

politropica con n= 1.35. Calcolare la portata di acqua necessaria per raffreddare l’aria fino alla temperatura di 25°C utilizzando acqua a perdere con temperatura di ingresso p

temperatura di uscita di 20°C dallo scambiatore di calore. Per il calcolo della temperatura di fine compressione (TF) si utilizzi la relazione (1).

G=Gn= 10000 m3/h = 10000/(24*3600) m3/s = 2,78 m3/s

PA = 1 bar TU = 25°C

PF = 8 bar cp_acqua = 4,186 kJ/kg°C

TA = 0 °C = 273 K T1= 15°C

n = 1,35 T2= 20 °C

Calcolo TF dalla (1)

TF = 195,5 °C

XA(TA;PA) = 5*10^(-3) kg/m3

XF(TF;PF) = 3*10^(-3) kg/m3

(1) Q = 2,78 * 2*10^(-3) * 2090]+1,29*2,78*1(195-25)= 619 kJ/s

Ga' = Q/(cp_acqua * (T2 - T1))= 619/(4,186(20-15))= 29,6 kg/s

mentre per il calcolo della quantità di calore da asportare per il raffreddamento dell'aria si usi la (2).

Si assumano inoltre i seguenti valori numerici delle grandezze presenti in (2):Densità dell'aria: rN= 1.29 kg/Nm3. Calore di vaporizzazione dell'acqua: r = 2090 kJ/kg. Calore s

Cpa = 1kJ/kg°C .Per il calcolo di XA e XU si utilizzi il diagramma allegato.

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Set Domande: PROGETTAZIONE IMPIANTI

INGEGNERIA INDUSTRIALE

Docente: Giacchetta Giancarlo

04. Una centrale di compressione dell’aria è in grado di elaborare una portata di fluido pari a 10.000 m3/h alle condizioni di aspirazione di 0°C e pressione

atmosferica. La pressione finale a cui è elaborato il fluido è di 8 bar mentre la temperatura ambiente in cui sosta il serbatoio è di 15°C. Determinare il quantitativo

di acqua da eliminare all'uscita del compressore onde evitare problemi di condensazione. Si faccia riferimento al diagramma allegato. Il candidato assuma

eventuali dati mancanti.

Ta = 0°C

T = 15 °C

PA = 1 bar

PF = 8 bar

Gn = 10000 Nm3/h

X1(PA;TA) = 5 g/Nm3

X2 (PF;TF) = 1,5 g/Nm3

DeltaX = (X1-X2) = 3,5 g/Nm3

G = Gn*(X1-X2)= 35 kg/h Scaricato da Padel Clips (padelclip1@gmail.com)

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Set Domande: PROGETTAZIONE IMPIANTI

INGEGNERIA INDUSTRIALE

Docente: Giacchetta Giancarlo

Lezione 008

01. Per quale motivo è necessario deumidificare l'aria in uscita dal compressore

Per evitare che l'aria si raffreddi troppo rapidamente.

Per evitare che l'acqua condensi all'interno del serbatoio o, ancor peggio, durante l'utilizzo nel processo in cui è impiegata.

Non è necessario toglierla perché non crea mai danni.

Non è vero che e necessario Scaricato da Padel Clips (padelclip1@gmail.com)

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Set Domande: PROGETTAZIONE IMPIANTI

INGEGNERIA INDUSTRIALE

Docente: Giacchetta Giancarlo

Lezione 011

01. Sono di seguito riportati i valori della temperatura dell'acqua in °C e, tra parentesi, i valori delle pressioni di equilibrio in bar: 100°C(1.013bar ); 110(1.43);

115(1.69); 120(1.98); 125(2.3) 130(2.7); 145(4.15) 160(6.1); 170(7.9); 195(13.9). Qualora in un punto qualsiasi dell'impianto si verifichi una temperatura di 170°C

alla pressione di6.1 bar, che cosa succede nell'impianto?

Si crea auto-evaporazione dell'acqua con conseguente formazione di vapore.

Non si manifesta alcuno dei fenomeni sopra citati.

Si crea sovrapressione nell'impianto.

Si verifica la formazione di cristalli di ghiaccio.

02. L’acqua surriscaldata si trova ad una temperatura:

Uguale a quella di evaporazione corrispondente alla pressione di esercizio.

Indipendente a quella di evaporazione corrispondente alla pressione di esercizio.

Superiore a quella di evaporazione corrispondente alla pressione di esercizio.

Inferiore a quella di evaporazione corrispondente alla pressione di esercizio.

03. Con riferimento allo schema riportato in figura, esso è idoneo alla produzione di acqua surriscaldata?

Si, ma solo per acqua alla temperatura inferiore ai 100°C.

Non lo so

Si, a condizione che in ciascun punto del circuito dell'acqua surriscaldata non si verifichino le condizioni per la formazione del vapore.

Assolutamente no.

04. Premesso che alla pressione di 1 bar l'acqua evapora alla temperatura di 100°C e che alla pressione di 5 bar evapora a 151 °C si chiede al candidato: per

ottenere acqua surriscaldata alla pressione di 5 bar è necessario riscaldare l'acqua fino a:

160°C

140 °C

151°C

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Set Domande: PROGETTAZIONE IMPIANTI

INGEGNERIA INDUSTRIALE

Docente: Giacchetta Giancarlo

05. Per quale motivo gli impianti ad acqua surriscaldata consentono di avere una maggiore potenza termica scambiata a parità di portata?

Perché con l'aumentare della temperatura aumenta fortemente la densità dell'acqua.

Perché a pressione più elevata bolle a temperatura più elevata, quindi aumenta il salto di temperatura disponibile per l'immagazzinamento di energia che poi sarà ceduta

all'utilizzo.

Perché con l'aumentare della temperatura aumenta fortemente il calore specifico dell'acqua

Perché a pressione più elevata l'acqua solidifica, quindi aumenta la sua densità e quindi la sua capacità di immagazzinare energia.

06. Schematizzare e descrivere in forma dettagliata i principali sistemi per la produzione di acqua surriscaldata.

a) IMPIANTI CON CAMERA DI VAPORE IN CALDAIA

Tali impianti utilizzano come generatore di acqua surriscaldata un normale generatore di vapore dal quale l'acqua surriscaldata viene prelevata a temperatura uguale a quella

di saturazione, corrispondente alla pressione di esercizio.

A fine circuito, l'acqua ritorna al generatore.

b) IMPIANTI CON CUSCINO DI VAPORE ESTERNO ALLA CALDAIA

Tali impianti utilizzano come generatore di acqua surriscaldata un generatore di vapore completamente pieno d'aqua in cui il vapore si sviluppa nella parte superiore di un

recipiente posto sopra il generatore. Da tale recipiente viene prelevata l'acqua surriscaldata da inviare nel circuito.

c) IMPIANTI A CONDENSAZIONE

Tali impianti sono costituiti da un normale generatore di vapore a cui è sovrapposto uno scambiatore di calore. Il vapore si condensa nel corpo dello scambiatore e ritorna

per gravità nel generatore.

Nei tubi dello scambiatore, circola l'acqua che si surriscalda a spese del calore di vaporizzazione.

Tale sistema viene impiegato generalmente per il riscaldamento di grossi complessi residenziali ed industriali.

d) IMPIANTI A PRESSURIZZAZIONE TERMICA

In questa tipologia di impianti, la pressurizzazione è ottenuta per via termica, deviando all'esterno della caldaia, mediante tubazione di by-pass e valvola miscelatrice, una

portata di acqua più fredda che ritorna dagli utilizzatori verso la caldaia..

La caldaia viene fatta funzionare ad una pressione superiore a quella atmosferica e produce acqua bollente in presenza di vapore alla temperatura di vaporizzazione.

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Set Domande: PROGETTAZIONE IMPIANTI

INGEGNERIA INDUSTRIALE

Docente: Giacchetta Giancarlo

Lezione 014

01. Perché il congelamento lento è qualitativamente più scadente ai fini della qualità del prodotto?

La maggior parte dell'acqua del prodotto da congelare rimane allo stato liquido, creando problemi di vendita e di trasporto del prodotto.

Perché si creano pochi nuclei di cristallizzazione e i cristalli di ghiaccio diventano molto grandi rompendo le membrane delle cellule del prodotto alimentare.

Perché, essendo congelamento lento, richiede più tempo quindi è più costoso.

Nel congelamento lento si forma un solo cristallo solido di peso e dimensioni pari a quelle del prodotto stesso.

02. Quale la differenza sostanziale tra prodotto congelato e prodotto surgelato?

Il prodotto surgelato risponde a direttive molto precise ed è sottoposto ad un processo speciale di congelamento che permette di superare con la rapidità necessaria in

funzione della natura del prodotto la zona di cristallizzazione massima, mantenuto, dopo stabilizzazione termica, ad una temperatura non superiore a -18°C (con una

tolleranza di +3°C per brevi periodi in caso di trasporto), e, se destinato come tale al consumatore, confezionato all’origine.

Non ci sono differenze di alcun tipo.

Il prodotto congelato è semplicemente protetto da imballaggio mentre il surgelato non è protetto.

Il prodotto surgelato non deve rispondere ad alcuna regola nel processo di congelamento: processo completamente libero e ad arbitrio dell'operatore.

03.   

Con riferimento alla Formula di R. Plank, di seguito riportata, si richiede al candidato di spiegare il significato dei vari termini e da che cosa questi termini

dipendono. 3. Delta_H = variazione di entalpia

Delta_t = differenza tra la temperatura di congelamento del prodotto e quella del

refrigerante intermedio

ro = densità del prodotto

D = dimensione caratteristica del prodotto

N = parametro di forma del prodotto

lambda = coeff di conduttività termica dello strato congelato

alfa = coeff superficiale di trasmissione del calore tra refrigerante intermedio e alimento

04. Spiegare in dettaglio il significato dei fattori PPP e TTT. (Non solo il termine letterale , ma anche il significato fisico).

4.Sono i principali fattori che influenzano la qualità degli alimenti surgelati in un dato istante della loro conservazione.

I fattori PPP riguardano:

- il prodotto : un prodotto con una bassa carica microbica può avere una vita utile anche due volte superiore rispetto ad un prodotto con elevata carica;

- i processi : i differenti processi prima della conservazione posso influenzare la vita utile del prodotto;

- Il packaging : il materiale con cui si confeziona il prodotto surgelato dovrebbe :

a) aderire al prodotto il più possibile;

b) avere buone proprietà meccaniche alle basse temperature;

c) avere buona permeabilità al vapore acqueo ed all'ossigeno.

I fattori TTT riguardano il legame tra il tempo di conservazione e la temperatura, il quale viene rappresentato dalle curve TTT: in esse, in ascissa

compare la tempera