Esercizi esame Fisica tecnica

Ciclo Inverso

Con un impianto frigorifero a compressione di vapori d'ammoniaca si deve provvedere alla ... dell'impianto frigorifero.

• Pressione: 60780 W
• Temperatura: +5 °C
• Potenza frigorifera: ...
• Condensazione (isobara): avviene a t_c= 35 °C
• ...

Sono presenti sul sistema refrigerante t_e e t_c. Si calcoli la potenza teorica di ... Si suppliscono le compressioni ...

Proprietà dell'ammoniaca in condizioni di saturazione

Proprietà dell'ammoniaca (punti specifici di stato)

... (potenza dei compressori)

Te' = 5°C Te" = -15°C

• h₁₃ = hs(35°C) = dalle tabelle = 512 kJ/kg =...
• h₂₃ = h_v (5°C) = 1613 kJ/kg
• h₂₄ = h_v (-15°C) = 1590 kJ/kg
• S₃ = S_v (5°C) = 6.04 kJ/(kg K)
• S₆ = S_v (-15°C) = 6.31 kJ/(kg K)

SIMULAZIONE D'ESAME

CICLO INVERSO

Si abbia un gruppo refrigeratore funzionante con propano. Il gruppo frigorifero è al servizio di una cella frigorifera con superficie di scambio termico pari a 19087 m² in cui sono contenute delle derrate alimentari che devono essere mantenute a 5°C. Le pareti della cella frigorifera sono composte da:

• strato interno di lamiera spessore uguale a 0.6 mm e conducibilità termica pari a 10 W/(m K)
• strato di materiale isolante con spessore uguale a 100 mm e conducibilità termica pari a 0.025 W/(m K)
• strato esterno di lamiera spessore uguale a 0.6 mm e conducibilità termica pari a 10 W/(m K)

I coefficienti di scambio termico convettivo sulla parte interna ed esterna della cella frigorifera sono uguali a 9 W/(m² K) e 25 W/(m² K)

La temperatura di evaporazione sia di 2°C e quella di condensazione di 46°C. All'uscita del condensatore si ha liquido saturo e all'uscita dell'evaporatore si ha vapore saturo secco. Oltre all'evaporatore e al condensatore, si utilizza un terzo scambiatore, il cui obiettivo è quello di surriscaldare di 20°C il vapore in uscita dall'evaporatore tramite acqua esterna, disponibile a 30°C, assumendo che l'acqua si raffreddi di 5 K e quindi esca dallo scambiatore a 25°C. Il vapore surriscaldato viene quindi mandato al compressore e poi al condensatore.

Calcolare:

1. la potenza frigorifera necessaria quando la temperatura dell'aria esterna è pari a 30°C;
2. il titolo di vapore del refrigerante in ingresso all'evaporatore;
3. la portata di refrigerante;
4. il flusso termico che viene scambiato nel surriscaldatore;
5. la portata di acqua al surriscaldatore, assumendo un calore specifico per l'acqua costante pari a 4.186 kJ/(kg K).

ṁ = [kg/s]   h = [J/kg]

Esercizio ciclo numero 1

26 maggio 2024

Ciclo a pompa di calore (R134a)   Cp=1,004 KJ/kg

ṁ_aria=1000 Kg/h   t_i=20°C   T_d=40°C

t_cond=50°C   t_evap=10°C   M_isc=0,9

Al l'evaporatore ṁ= 8000 kg/h   t̅_i = 20°C

P_c=?   t̅_u=?

Da tabella o diagramma per R134a

T_cond=50°C   h₂= 271,6 kJ/kg = h₂

T_evap=10°C   h₃= 404,9 kJ/kg

s_ais = s₃ = 1,92 kJ/(kgK)

p_ais = p₄ = 13,2 bar

h_ais = 430 kJ/kg

ṁ_isc = (h_ais−h₃) / (h₄−h₃)

  h₄ = h₃ + h_ais−h₃ = 404 + 430−404 / 0,9

  432,9 kJ/kg / M_isc

0 = 0 + ṁ_R(h_c−h_a) + ṁ_aria Cp · (T_u−T_i) → nel condensatore

    ṁ_R = ṁ_aria · cp · (T_u−T_i) / (h_c−h_a) = 0,35 kg/s

0 = ṁ_R(h₃−h₂) + ṁ̅_acqua· C_acqua · (t̅_u−t_i) → nell' evaporatore

    Lo   t̅_u * = t̅_i− ṁ_R(h₃−h₂) / ṁ_acqua·C_acqua = 15°C

Pre-Appello 22/6/2020

_misc=0.9 _ma=2.02 Kg _Cpa=1010 J/KgK k=1.4

T_a=20 T_a=1 atm k=8 p₂=8 atm T_a=293.15 K

1. p₁K _Ta^k-1_K = p_L ^k-1 T₂is ⟹ T₂is = T_a(r_c) = 531 K

n_isc=_T2_is-T_a T₁ = T_a + ^T2_is-T_ap = 557.4 K

(ν, _isc)

2. T_ia=20°C T_o=20°C H_o=50.10⁶ J/Kg _Cp=1300 J/KgK

(_K=1.33 T₃=1150 K T_ia=T_o )

O = _ṁ _Cp_a (T_o-T_ia) + Δ_{A C}p_a (T_o-T_ia) - _ṁ _o + _mF _Cp_a (T_i -T_o)

1

q _ṁ_isc= _ṁ_a (_Cp_a (T_o-T_iz)

+ Γ^AΔ(_ṁa + _ṁc^,CPp_c (T₃-T_o)) )

H_H/H_ot

M_ic= -0.01078 + (2.02 + _̇mc )0.02228

^mic= -0.0208+0.045+0.02288 _νic

^̇m