p. 1
Esercizio (miscele d’aria e vapor d’acqua)
Adattato da: M. Spiga, Esercizi di fisica tecnica, Esculapio (1998).
Una portata di aria atmosferica Ma = 10 kga/s, a temperatura t1 = 8 °C, grado igrometrico I1 = 0,60 e pressione di saturazione del vapor d’acqua ps = 10,9 hPa, si raffredda in prossimità di una superficie fredda, portandosi a t2 = 0 °C e titolo di saturazione xs2 = 0,0038 kgv/kga.
La pressione atmosferica resta uguale a p = 1013 hPa.
Sapendo che la temperatura di rugiada è tr = 1 °C, calcolare:
1. la portata di condensato sulla superficie fredda, m;
2. la variazione di entalpia totale dell’aria per unità di tempo, in kW.
Soluzione
Innanzitutto si può rappresentare la trasformazione subita dalla miscela di aria e vapor d’acqua su di un diagramma psicrometrico:
M, t2, xs2
M, t1, I1
Q
m, h Superficie fredda
Diagramma psicrometrico
p = 1013 hPa
J2 1’
J1
tr t1
1 2
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Ingegneria http://elearning.ing.unibo.it
ALM A M ATER STUD I ORUM UN I V ERSI TÀ D I BOLOGN A
Facolta di Ingegneria Tipo di Materiale Esercitazione
Corso di
FISICA TECNICA AMBIENTALE L
Autore GARAI MASSIMO
"Esercizio (miscele d’aria e vapor d’acqua)"
A. A. 2004
Copyright 2003 ALMA MATER STUDIORUM -
Univerità di Bologna PROGETTO
p. 2 Per lo stato fisico iniziale (1):
] hPa [ 54 , 6 9 , 10 6 ,
1 0
1
1 s
v p
p I (1)
kg ] [kg 0040 , 54 0 , 6 013 1
54 , 622 6 , 0 622
, 0
a v 1
1
1 v
v
p p
x p (2)
] /s kg [ 040 , 0 10 0040 ,
0 v
1
1 a
v xM
M (3)
Per lo stato fisico finale (2):
] /s kg [ 038 , 0 10 0038 ,
0 v
2
2 s a
v x M
M (4)
La portata di vapor d’acqua Mv2 è minore della portata Mv1; la differenza è dovuta al vapore che è condensato sulla superficie fredda:
] /s kg [ 002 , 0 038 , 0 040 ,
2 0
1 v v
v M
M
m (5)
Le entalpie specifiche della miscela negli stati fisici 1 e 2 sono:
] kJ/kg [ 1 , 18 ) 8 9 , 1 500 2 ( 0040 , 0 8
1 a
1 1
1 1
|
t c r x t c
J pa pa
(6)
] kJ/kg [ 5 , 9 ) 0 9 , 1 500 2 ( 0038 , 0 0
1 a
2 2
2 2
|
t c r x t c
J pa pa
(7)
Dunque la variazione di entalpia totale dell’aria umida per unità di tempo è:
J2 J1
|10(9,518,1)|86 [kW]
Ma (8)
La diminuzione di entalpia totale avviene in parte sotto forma di perdita di calore latente (condensazione di 0,002 kgv/s di vapor d’acqua) ed in parte sotto forma di perdita di calore sensibile (diminuzione della temperatura della miscela da 8 °C a 0 °C).
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