4. FLUIDI AERIFORMI NEI CONDOTTI - Corsi di Laurea a Distanza ...

Politecnico di Torino
Laurea a Distanza in Ingegneria Meccanica – Corso di Macchine
La precedente relazione, applicata ai due effusori, permette il calcolo delle due
aree di sbocco che valgono rispettivamente: AuI = 14.55 cm 2 e AuII = 21 cm 2 .
4.8 ESERCIZI
1) Calcolare la portata e la velocità del getto di un endoreattore con effusore
refrigerato, per il quale le condizioni in camera di combustione sono di 18
ata e 3500 K, la pressione esterna (di adattamento) di 0.5 ata. L’espansione
è politropica con esponente m = 1.19, il gas ha massa molecolare pari a 25
kg/kmol, l’esponente k = 1.2, il calore massico scambiato è pari a 30 kcal/kg,
la sezione di sbocco A2 = 20 cm 2 .
[Risultati: c2 = 2413 m / s; •
m = 0.36 kg / s]
2) In un ugello convergente - divergente del distributore di una turbina a vapore
si fanno espandere 3.5 kg / s di vapor d’acqua da 30 bar e 500 °C (c1 = 0 m /
s) fino a 10 bar. Ammettendo isentropica l’espansione, calcolare la sezione
finale del condotto e valutare l’area della sezione ristretta.
[Risultati: c2 = 825.8 m / s; A2 = 11.8 cm 2 ; k = 1. 257; Amin = 10.4 cm 2 ]
3) Un ugello semplicemente convergente con condizioni a monte 5 ata e 150°C
(c1 =0 m / s), e pressione di valle 2 ata lascia passare 3 kg / s di aria (k =
1.4, R = 287 J / (kg*K)). Calcolare la velocità e la temperatura nella sezione
si sbocco per una espansione isentropica. Calcolare inoltre la nuova portata
se le condizioni di monte diventano 10 ata e 300 °C e la pressione di valle 4
ata.
[Risultati: c2 = 376. 34 m / s; t2 = 79. 5 °C; m' •
= 5.15 kg / s]
4) Ad un ugello adiabatico, ma con resistenze passive, perviene azoto (k = 1.4,
M = 28 kg / kmol) a 7 ata e 500 °C (c1 = 100 m / s). Sapendo che la sezione
di sbocco è pari a 2 cm 2 e che le condizioni di adattamento si verificano per
pressione di sbocco di 2 ata e 300 °C di temperatura, trovare la portata, la
velocità di sbocco e il valore di LW.
[Risultati: •
m = 0.15 Kg / s, c2 = 652.6 m / s, LW = 9.65 kcal / kg]
5) Un ugello convergente - divergente espande isentropicamente aria (k = 1.4,
cp = 0.24 kcal / kg). Nella sezione ristretta di area Amin = 100 cm 2 si ha cs =
400 m / s con ps = 1.02 ata. In uscita la pressione di adattamento è pari a p2
= 0.102 ata. Calcolare la portata, la velocità dell’aria e l’area della sezione
di sbocco. Determinare inoltre nella sezione di sbocco la pressione limite e
la relativa velocità.
[Risultati: ts = 124 °C; •
m = 3. 5 Kg / s; c2 = 738 m / s; A2 = 280 cm 2 ; p 0 = 1.
93 ata; t 0 = 204 °C; plim = 1. 87 ata; clim = 95 m / s]
Appunti del Corso (Docente: Fabio Mallamo) 4. Moto degli Aeriformi nei Condotti - pag. 55