Quiz paniere con risposte Termodinamica

RT

1

Portata in massa:

ρ −

= ⋅ =

ɺ 1

2.95 kg s

m V

ɺ

DOMANDA 2: la temperatura dell’aria all’uscita del compressore;

Per il 1° principio della termodinamica:

( ) ( )

− = ⋅ − = ⋅ ⋅ −

ɺ ɺ

Q L m h h m c T T

ɺ ɺ

2 1 2 1

t p

Da cui: −

ɺ ɺ

Q L

= + t

T T ⋅

2 1 m c

ɺ p

= ∙ = −265 kW

Con ( )

− + ⋅ 3

47.2 500 10

= + = °

T 22 174.4 C

⋅

2 2.95 1004.5

DOMANDA 3: il coefficiente della politropica;

−

1

n n

   

T p

=

   

2 2

   

T p

   

1 1 

  

( )

T p

⋅ = − ⋅

   

2 2

ln 1 ln

n n

   

T p

   

1 1

 

p

−  

2

ln  

p

 

= =

1 1 . 22

n    

T p

−

   

2 2

ln ln

   

T p

   

1 1

DOMANDA 3: la variazione di entropia dell’aria. #

= ∙ ∙ − ∙ = −717.1 W K

Δ

TEST – Termodinamica applicata e trasmissione del calore

TEST – Termodinamica applicata e trasmissione del calore

Esercizio 2 -1

Dell’olio di processo è raffreddato da 150°C a 90°C, usando una portata di 1000 kg h di acqua

disponibile a 12°C e restituita a 50°C. -2 -1

Noto il coefficiente globale di scambio (930 W m K ) calcolare per uno scambiatore che opera in

equicorrente:

DOMANDA 1: il flusso termico scambiato

DOMANDA 2: la temperatura media logaritmica

DOMANDA 3: la superficie necessaria

SOLUZIONE

DOMANDA 1: il flusso termico scambiato

( )

= ⋅ ⋅ −

ɺ = 44186 W

Q m c T T

ɺ f pf fu fi

DOMANDA 2: la temperatura media logaritmica

( ) ( )

− − −

T T T T

∆ = ( )

ci fi cu fu = 79.1 °C

T −

,

ml ec T T

ci fi

( )

ln −

T T

cu fu

DOMANDA 3: la superficie necessaria

ɺ

Q

= 2

= 0.600 m

A ⋅ ∆

ec U T ,

ml ec –

DEMO TEST 2021 Termodinamica applicata e trasmissione del calore

Sezione domande a risposte multipla

TERMODINAMICA APPLICATA

[1] Una grandezza estensiva è una grandezza    

1) che non dipende dal volume del sistema

che è proporzionale all’estensione del sistema

2)

3) che è proporzionale alla quantità di materia del sistema

4) che non dipende dalla quantità di materia del sistema    

[2] Una portata di aria a 20 °C e 1 bar (cp=1000 J/(kg K)) viene

introdotta in un compressore. All’uscita l’aria è nelle condizioni

150 °C e 6 bar. Il lavoro massico del compressore è:

1) 130 kJ/kg

2) 130 kJ/(kg K)

3) -130 kJ/kg

4) -130 J/(kg K) solo se la trasformazione è reversibile

[3] La variazione di entropia è sempre maggiore o uguale zero:    

1) per una trasformazione irreversibile

2) per un sistema chiuso

3) per un sistema isolato

4) per una trasformazione reversibile    

[4] Due termostati rispettivamente alla temperatura T = 400 °C

1

e T = 120°C scambiano una quantità di calore pari a 100 kJ.

2

L’irreversibilità prodotta è:

5) 583.3 J/K

6) 105.8 J/K

7) 357.1 J/K

8) nulla perché i termostati sono sistemi reversibili

[5] In un ciclo frigorifero nella valvola di laminazione ha luogo una    

trasformazione:

1) isoentropica

2) isoentalpica

3) isoterma

4) isobara –

DEMO TEST 2021 Termodinamica applicata e trasmissione del calore

TRASMISSIONE DEL CALORE

termico per conduzione secondo l’ipotesi di Fourier

[6] Il flusso    

è:

1) proporzionale al gradiente di temperatura

2) proporzionale allo spessore del materiale

3) inversamente proporzionale alla conducibilità termica

4) inversamente proporzionale al gradiente di temperatura

[7] In un condotto di diametro D=150 mm, scorre un fluido con    

conducibilità termica 0.6 W/(m K). Se il numero di Nusselt vale

100, il coefficiente di scambio termico convettivo vale:

1) 0.4 W/(m2 K)

2) 25 W/(m2 K)

3) 400 W/(m2 K)

4) 120 W/(m2 K)

[8] Nel caso di moto laminare, il fattore di attrito f risulta essere:    

1) una funzione del numero di Reynolds e della rugosità della

parete del condotto

2) una funzione del numero di Reynolds e del numero Prandtl

3) una funzione del numero di Reynolds

4) sempre costante

[9] Il flusso netto scambiato tra due superfici nere rispettivamente    

alla temperatura di 200 °C e 150 °C è pari a 400 W. Se il fattore

di forma F è 0.195, ricordando che la costante di Stefan-

1-2

Boltzmann vale sigma=5.67·10-8W/m2K4, la superficie 1 è:

1) 2 m2

2) 0.39 m2

3) 17.5 m2

4) 33.077 m2

[10] In uno scambiatore di calore operante in configurazione    

controcorrente, le temperature del fluido caldo sono 175 °C e 80

°C, quelle del fluido freddo sono 13 °C e 55 °C. La temperatura

media logaritmica (Tlm) vale:

1) 79 °C

2) 64.9 °C

3) 73.3 °C

4) 90.9 °C

Sezione domande di teoria

Psicrometria: introdurre le definizioni del titolo e dell'umidità relativa; ottenere l’espressione del titolo

in funzione dell’umidità relativa; introdurre l’entalpia della miscela.

Vedere slide di teoria –

DEMO TEST 2021 Termodinamica applicata e trasmissione del calore

Sezione esercizi

Esercizio 1

Un cilindro adiabatico forma un volume chiuso con un pistone mobile. Inizialmente il volume della

camera interna è pari a V1 = 100 litri e il gas in esso contenuto si trova alla pressione p1 = 8 bar. Il

gas si espande irreversibilmente fino alla pressione p2 = 100 kPa, occupando un volume triplo di

quello di partenza (V2 = 3V1). La trasformazione è approssimata da una retta nel diagramma p-V.

ΔU =

Sapendo che la variazione di energia interna è - 50 kJ, calcolare:

• il lavoro fatto sull’esterno (2pt)

• il lavoro delle forze attrito (3pt)

• il lavoro delle forze interne (3pt)

EC Ep

Sistema con = = 0.

Primo principio

U+Ec

Q-Lse =

Lse = -U = +50 kJ

Lse = Li –

Li = Li,rev Lai

V2=3V1

Dall’equazione di una retta si scrive:

(p-p1)/(p2-p1)=(V-V1)/(V2-V1)

p=(p2-p1)/(V2-V1)*(V-V1)+p1

2 2 2−1 …= 90 kJ

(

∗ − 1) + 1

∫ ∫

Li,rev = =

1 1 2−1

Lai=Li,rev-Li=Li,rev-Lse=90-50=40 kJ

–

DEMO TEST 2021 Termodinamica applicata e trasmissione del calore

Esercizio 2

Una parete di laterizio di spessore s = 30 cm, divide un ambiente interno a temperatura Ti = 21 °C

dall'esterno a temperatura Te = 1 °C. Sapendo che il laterizio ha una conducibilità termica λ = 0.4

W/m/K, e che i coefficienti liminari valgono rispettivamente αi = 12 W/m2/K per l’interno, e αe = 24

W/m2/K per l’esterno, calcolare:

• la resistenza termica (specifica) equivalente tra i due ambienti (3pt)

• il flusso termico specifico attraverso la parete (2pt)

• le temperature superficiali (T1 e T2) ai lati della parete (3pt)

Rtot=R1+R2+R3

R1 = 1/alfa_i = 0.083 Km2/W

R2 = s/lambda = 0.75 Km2/W

R3 = 1/alfa_e = 0.042 Km2/W

Rtot = 0.875 Km2/W

–

fi = (Ti Te) /Rtot = 22.8 W/m2

–

T1 = Ti R1*fi = 19.1 °C

T2 = fi*R3 + Te = 1.95 °C

QUIZ

1 L’effetto utile di un ciclo frigorifero a vapore è ottenuto:

-nel compressore

-nel condensatore

-nella valvola di laminazione

-nell’evaporatore

2 Nel Diagramma di Mollier (h-s) la temperatura in un punto del diagramma è pari alla:

-pendenza dell’isocora per quel punto

-pendenza dell’isoentropica per quel punto

-pendenza dell’isobara per quel punto

-pendenza dell’isoentropica per quel punto

3 Nel diagramma PV l’area di un ciclo diretto ,percorso da un gas senza attriti,rappresenta:

-il calore che il gas ha ceduto all’ambiente esterno

-il calore netto scambiato con l’ambiente esterno

-il calore che il gas ha ricevuto dall’ambiente esterno.

-il lavoro tecnico necessario a far funzionare il ciclo

5 In generale la diffusività termica è:

-funzione dello spessore del materiale

-funzione del materiale

-calcolabile a meno di una costante

-definibile solo per i solidi

6 Nei calcoli tecnici sull’aria umida la temperatura di saturazione adiabatica è la temperatura:

-a cui si raggiunge la saturazione con una trasformazione a titolo costante

- a cui si raggiunge la saturazione con una trasformazione a temperatura costante

- a cui si raggiunge la saturazione con una trasformazione a umidità relativa costante

- a cui si raggiunge la saturazione con una trasformazione a entalpia costante

7 Nel ciclo diretto di Carnot, le quantità di lavoro sono scambiate

-Lungo tutte le trasformazioni

-Lungo le trasformazioni in cui non varia l’entropia

-Lungo le trasformazioni a pressione costante

-Lungo le trasformazioni a temperatura costante

-Lungo le trasformazioni a volume costante

8 L’ordine di grandezza del coefficiente convettivo con gas in convezione forzata è:

-10^(-1)

-1

-10^(3)

-10^(2)

9 In una macchina termica che opera con un ciclo diretto :

-è possibile convertire tutto il calore introdotto in lavoro

-è possibile convertire tutto il calore introdotto in lavoro purchè il ciclo sia di carnot

-è possibile convertire tutto il calore introdotto in lavoro purchè il ciclo sia reversibile

-è possibile convertire il calore netto scambiato nel ciclo in lavoro

10 Per una generica sostanza l’entalpia dipende:

-dalla temperatura e dal volume specifico nel caso in cui la sostanza sia incomprimibile

-solo dalla temperatura nel caso in cui sia nello stato di liquido sotto-raffreddato.

-solo dalla temperatura nel caso in cui la sostanza sia incomprimibile

-dalla temperatura e dalla pressione

-solo dalla temperatura

11 è possibile diminuire l’entropia di un sistema?

-no,impossibile

-è possibile solo nel caso non sia adiabatico e compia una trasformazione reversibile

-si,è sempre possibile

-è possibile solo nel caso compia una