Mechanical Engineering - Fisica Tecnica

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FISICA TECNICA PER ING. MECCANICA – prof. A. Casalegno Prova del 2 6 Gennaio 20 21 – parte B Esercizio 1 (1 5 punti) Un ciclo Joule - Brayton reale ad aria (gas ideale biatomico M M = 28.96 kg/kmol) opera tra le temperature T 1 = 320 K dell’aria all’ingresso del compressore e T 3 = 1300 K all’uscita dalla camera di combustione. La temperatura dell’aria all’uscita dal compressore è T 2R = 600 K. Sapendo che il rapporto di compressione de l ciclo è β = 8 e che il rendimento isoentropico della turbina reale è η t = 0.95, determinare: 1. il rendimento isoentropico del compressore; 2. il lavoro massico utile in valore ass o luto e J/kg ; 3. il rendimento d i I Principio d el ciclo; 4. il rendimento di Secondo Principio del ciclo (assumendo sorgenti a T costante) ; 5. determinare il rendimento isoentropico de lla turbina che porterebbe ad un rendimento di I Principio d el ciclo pari al 3 7 % . Esercizio 2 (1 5 punti) Una parete piana infinitamente estesa in direzione x e lunga L = 5 m in direzione y è costituita lungo z da quattro strati: uno strato A passivo (spessore 5 mm, conduttività 10 W/mK), uno strato B in cui è presente una generazione interna di potenza uniforme (spessore 10 mm, conduttività 0.5 W/mK, generazione di potenza Up3 = 10^5 W/m3) , due ulteriori strati passivi (C: spessore 15 mm, conduttività 5 W/mK; D: spessore 7 mm, conduttività 3 W/mK). La faccia esterna dello strato A è perfettamente adiabatica, mentre la faccia esterna dello strato D è lambita da aria a P = 1 bar , temperatura T oo = 25 °C (conduttività aria = 26.2 *10^ - 3 W/mK, viscosità dinamica aria = 18.4 *10^ - 6 Pa s) e velocità w = 10 m/s in direzione y. Sapendo che il sistema è in condizioni stazionarie, determinare: 1. i l coefficiente convettivo tra aria e strato D, utilizza ndo quella opportuna tra le correlazioni indicate di seguito (usando i valore delle proprietà termofisiche a T oo ) ; 2. i l flusso termico areico ricevuto dall’aria che lambisce lo strato D ; 3. l a temperatura all’interfaccia tra gli strati B e C; 4. l a coordinata z alla quale il profilo di temperatura nel sistema inizia a decrescere , assumendo che l’asse z abbia origine in corrispondenza della faccia esterna dello strato A e sia diretto verso gli strati B, C, D ; 5. l a temperatura massima raggiunta nel sist ema .