Meccanica dei fluidi - Ateneonline

444 Capitolo 1 Y. Çengel, J. Cimbala - per l’edizione italiana G. Cozzo, C. Santoro
1 MPa
820 °C
gas combusti
100 kPa
P T
Per la 12.10, trascurando le variazioni di energia potenziale e gli scambi di
calore con l’esterno, il lavoro meccanico l1 per unità di massa risulta
l1 = cp(TT 2 − TT 1) = 1,005 × (562,4 − 300,2) = 263,5 kJ/kg
per cui, nell’ipotesi di rendimento unitario, la potenza PP assorbita dal compressore
per la portata Qm = 0,06 kg/s è
PP = Qml1 = 0,06 × 263,5 = 15,8 kW
12.4 Una corrente d’aria in moto con una velocità di 570 m/s ha una pressione
di ristagno di 0,6 MPa e una temperatura di ristagno di 400 ◦ C. Calcolare
la pressione statica e la temperatura statica.
Ipotesi 1 Il moto dell’aria è isoentropico. 2 L’aria si comporta come un gas
ideale.
Proprietà Ad una temperatura media presunta di 600 K, il calore specifico a
pressione costante e il rapporto tra i calori specifici valgono, rispettivamente,
cp = 1,051 kJ/(kg · K) e k = 1,376.
Analisi Per la 12.5, la temperatura statica è
V 2
570
T = TT − = (273,2 + 400) −
2cp
2
= 518,6 K
2 × 1,051 × 1 000
e la pressione statica, per la 12.7,
k/(k−1) T
p = pT
= 0,6 ×
TT
1,376/(1,376−1) 518,6
= 0,231 MPa
673,2
12.5 Gas combusti alla pressione di ristagno di 1,0 MPa e alla temperatura
di ristagno di 820 ◦ C si espandono isoentropicamente in una turbina fino alla
pressione di ristagno di 100 kPa. Essendo k = 1,33 e R = 0,287 kJ/(kg · K),
calcolare la potenza della turbina per unità di portata.
Ipotesi 1 Il processo di espansione è isoentropico. 2 I gas combusti si comportano
come gas ideali.
Analisi Per la 12.7, la temperatura di ristagno all’uscita della turbina è
TT 2 = TT 1
(k−1)/k
pT 2
pT 1
= (273,2 + 820) ×
=
(1,33−1)/1,33
100
= 617,4 K
1 000
Per la 12.18, il calore specifico a pressione costante è
cp =
k R 1,33 × 0,287
= = 1,157 kJ/(kg · K)
k − 1 1,33 − 1
Per la 12.10, trascurando le variazioni di energia potenziale e gli scambi di
calore con l’esterno, il lavoro meccanico per unità di massa vale
l2 = cp(TT 1 − TT 2) = 1,157 × (273,2 + 820 − 617,4) = 550,5 kJ/kg
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