FISICA TECNICA 1 – ESERCITAZIONE # 6– 09-11-2009
1. Per la climatizzazione di un abitacolo di un aeromobile, aria esterna viene compressa, poi
raffreddata in modo isotitolo, in seguito umidificata in un saturatore e quindi immessa nel
velivolo. Determinare, per unità di portata, la potenza termica da sottrarre nel
raffreddamento e la temperatura di fine raffreddamento, sapendo che la miscela all’uscita del
compressore è a 60 °C con titolo 5·10-3, mentre a fine saturazione è a 22°C con umidità
relativa pari al 50%. Sia la quota di volo di 3000 metri, dunque si consideri una pressione
totale nell’abitacolo pari a circa 0.7 bar. Riportare qualitativamente su un diagramma
psicrometrico le trasformazioni. Per il calcolo delle entalpie specifiche si consideri come
temperatura di riferimento 0 °C con, in prima approssimazione, qv 2283 kJ kg1 ,
cp-aria secca 1 kJ kg 1 K 1 e cp-vapore 1.8 kJ kg 1 K 1 .
2. Un locale di 3000 m3 viene climatizzato d’inverno con un’impianto ad aria. All’interno del
locale devono essere garantiti 18°C e 40% di umidità relativa. L’aria è presa dall’esterno,
dove si trova a a 0°C e 90% di umidità relativa, viene preriscaldata, umidificata fino a
saturazione e postriscaldata. Il locale disperde verso l’esterno 25kW. Determinare: il numero
di ricambi orari in modo che la temperatura dell’aria di immissione non superi di 5°C quella
del locale, la potenza termica fornita dalla batteria di preriscaldamento, la potenza termica
fornita dalla batteria di postriscaldamento.
3. Un impianto frigorifero a compressione di vapore opera tra le pressioni di 1.6 e 14 bar. La
temperatura all’uscita dell’evaporatore è pari a -10 °C, la potenza spesa, per unità di portata,
dal compressore ideale è di 350 kJ/kg mentre la quantità di calore ceduta al condensatore è
1617 kJ/kg. Riportare il ciclo termodinamico sul diagramma allegato dell’ammoniaca e
calcolarne il rendimento. Inoltre, ricavare analiticamente il titolo di fine laminazione.
4. Una macchina per la produzione del ghiaccio, funzionante secondo un ciclo inverso a
compressione di vapore in cui il refrigerante è ammoniaca, lavora tra le pressioni di 3 e 16
bar. L’acqua (cp-liquido = 4.2 kJ/(kgK)) entra nella macchina a 15 °C e ne esce ghiaccio (cpghiaccio = 2.1 kJ/(kgK)) a -5 °C. Calcolare il rendimento del ciclo frigorifero e la potenza
termica ceduta al condensatore sapendo che per garantire una quantità di 18 kg/h di ghiaccio
l’impianto deve essere percorso da 6.7 kg/h di fluido frigorigeno. Si considerino liquido
saturo uscente dal condensatore e rendimento unitario del compressore. Sia, infine, pari a
333 kJ/kg il calore latente di solidificazione dell’acqua. Riportare il ciclo termodinamico sul
diagramma p-h allegato. Valutare, inoltre, se una portata di acqua di 55 kg/h, alla
temperatura di 10 °C, è sufficiente per il raffreddamento del condensatore. Ricalcolare le
grandezze richieste nell’ipotesi che il compressore abbia un rendimento isoentropico pari a
0.85.
