Esami svolti e domande aperte Fisica tecnica

DOMANDE FISICA TECNICA

(1) Definizione e uso del TITOLO DEL VAPORE in un sistema bifase.

È il rapporto tra la massa del vapore Mv e la massa totale, somma della massa del vapore e del liquido.

x = Mv / (Mv+Ml)

Mi permette di determinare varie grandezze termodinamiche (V, U, S)

Vmix = Vv + Vl

Vmix / m = Dmix = MvVv / mtot + MlVl / mtot = x Vv + (1-x) Vl

Umix = x (Uv-Ul) + Ul

Smix = x (Sv-Sl) + Sl

(2) Lavoro termodinamico di un sistema aperto

• reversibile
• regime stazionario
• adiabatico
• Δec=Δep=0

ΣL = 0 = Le + Lp + Li = 0

- Lp = p2V2 - p1V1

- Li = Lint = ∫ pdv

pv → d(pv) = vdp + pdv = ∫ vdp + ∫ pdv = p2u2 - p1v1

Le = L'int - L'p = ∫ pdv + p1v1 - p2v2

- ∫ vdp = ∫ pdv + p1v1 - p2v2

→ Le = - ∫ vdp

(3) Coefficiente di prestazione COP_f per un ciclo inverso frigorifero.

T₂ ≤ T₁

COP_f = ^Q_EV/_|Lc| = ^{h₃ - h₂}/_{h3 - h1}

Q_EV = calore sottrattoL_n = L_c = lavoro necessario

(4) Definire e spiegare il concetto di coefficiente utile per una pompa di calore a compressione di vapore.

T₂ ≤ T₄ ciclo non invertibile

COP_pdc = ^Q_CD/_|Lc| = ^{h₄ - h₁}/_{h3 - h1}

Q_CD = Q₁ calore cedutoL_c lavoro necessario

(5) Rendimento termico del ciclo diretto Rankine.

T₃ T₄ sezione adiabatica

Q₁ = |Q₂| L_n = |L_n|

η_t = ^{attorno al}/_lavoro

25/02/2021

p1= 20 bar = p4= 20,39_ata

t1= 400°C

p2= 0,7 _bar = 0,714 _ata = P3

η_ie= 0,90

d_e= 22mm

d_i= 20mm

ṁ= 45Kg/s

ti= 18°C

tu= 33°C

cs= 4187 J/(Kg K)

h₁= 528 kcal/kg = 2214 Kj/kg

h'₃= 775 kcal/kg = 3244 Kj/kg

h₃= 163,27 kcal/kg = 38,996 Kj/kg

η_ie= I reale / I id = (h₂-h₁) / (h'₃-h₁)

→ h'₃= η_ie (h₂-h₁) + h₁ = 552,7 kcal/kg = 2314 kj/kg

LP = ∫²₁ vdp = ∫ (p₂+p₃) = 49,33 jt/kg

→ h₄= 165,263 Kj/kg = 39,47 kcal/kg

γ_t= η netto / Q⁺ = (L_p+L_t) / Q_qv = -0,476 ^{+ (h₂-h₂ )} / ( h₁-h₄ )

= 222,3 = 0,303 → (_t = 30^%) reale ideale

∑ ꞇtrascuro LP

Δ|Ĥ^cal| = Δ|Ĥ^aria|

→ ṁ_w(h_u-ti) cs = ṁ_v (h₂+h₄) → ṁ_v = 11,31 ^kg / _s

P̿=ṁ (h_n) - ṁ |L_t| = ṁ_v L_T = 1222 RW

29/06/2020

t1 = ta = 15°c = 288.15 K

t2 = 197°c = 470.15 K

t3 = 720°c = 993.15 K

t4 = 450°c = 723.15 K

pc = p1 = p3 = 10 ata

P = 10 MW

p1 = p4 = p5 = 1 ata

ε = 0.75

γ4?

ṁa?

ṁinv?

γts?

5) γ4c e γ4t

γ4t =

_^Ln

Q_i

=

Lc+LT

Qcc

=

(h2i-h2)

h3-h2

+

(h3-h4)

= 1 -

h4-h4i

h3-h2

= 1 -

cp(t4-ti)

cp(t3-t2)

= 1 -

435

523

= 0.168

γ4t = 16.8%

1)

Ln = ma (Ln) =

Pn

=

Ln

cp[(T3-T4)+(T3-T4)]

= 13.18 kg/s

(2)

ṁinv 1.s a pa=pb = pa = 1 ata = 1 ata = c,981 bar

tw = 100°c

ts =

ts - t4

tw - t4

= ε (tw + t4) + t4 = 187.5

(4)

t5

3) [∆H IN]=[∆H OUT] => ṁa cp [(ts-t4) = ṁinv (s) =>

ṁinv =

(5)

t4

= 11.93 kg/s

5) γ4e = 1 - T4 = 0,71 = 74%

Cannot ha rendimento max

con macchinem reversibile con 2 ad ε

Macchina BF. the 2 ad è 2usc

∆γ = 54.2

2020/1/21

Ti = 20°eTe = 5°e

Q̇ = 15000 kcal/h= 17445 W

μic = 0.92t_CD = 50°et_EV = 5°e

1. COP_fz?
2. ηi?
3. P_c?
4. Q_EV?

COP_fz = ^|Q_CD|/_|Ln| = ^|Q_CD|/_|Lc| = ^h₃-h₂/_h4-h2

h₁ = 398 kJ/kgh₃ = 268 kJ/kg

h’₁ = 430 kJ/kg

h₄ = ^hi₂-h₁ / μic + h₁ → h₂ = ^h_i2-h₁ / 4ic + h_n = 432.8

COP_cd = ^h₃-h₄ / _h4-h2 = 4.136

Q̇ = ṁ (q_cd) = ṁ (h₃-h₂) → ṁ = ^Q̇ / _h3-h2 = ^105.9 kg/s

P_c = ṁ|Lc| = ṁ (h₂-h₄) = 3685 · 10³ W

Q_EV = ṁ Qev = ṁ (h_n-h₄) = 1376.7 · 10³ W

5. te = 0°eti = -5°eTi = 20°eTe = 5°e

Δtml = ^Δ1-Δ2 / _{In Δ1/Δ2} = ²⁰ / _{ln 5} = 12.43 °e

(ĤIN = ĤOUT)ṁf(h_a-h_b) = ṁa Ca (te-ti)ṁa = ^{ṁ1(h_a-h_b)} / _Ca(te-ti) = 2742