[Fisica Tecnica] Esercizio valvola di laminazione
Salve, sono nuovo del forum. Non so se bisognasse prima presentarsi per poi poter scrivere, ma ho bisogno di aiuto con questo esercizio, quindi nel caso chiedo scusa e provvederò poi a rimediare. Questo è il testo:
Si consideri un tubo in cui si abbia un restringimento brusco di sezione (cfr. valvola di laminazione), con un diametro pari a 15 cm. Nella sezione entra 1 kg/s di acqua a 10 bar e 360°C ed esce a 352°C.
Con questi dati mi viene chiesto di calcolarmi la velocità nella sezione d'ingresso, la velocità nella sezione d'uscita, la densità in ingresso e la pressione in uscita ed ho problemi con quest'ultima. Da quello che ho capito c'è un aumento di energia interna dovuta agli attriti e la pressione finale si trova sottraendo il rapporto tra quest'ultima e il volume alla pressione iniziale, in quanto la trasformazione è isoentalpica. Ma come trovo questa variazione di energia interna se non ci sono lavoro e scambio di calore?
p1V+U1=p2V+U2 (Ho ragionato su questa uguaglianza)
Ringrazio chiunque sia in grado di aiutarmi.
Si consideri un tubo in cui si abbia un restringimento brusco di sezione (cfr. valvola di laminazione), con un diametro pari a 15 cm. Nella sezione entra 1 kg/s di acqua a 10 bar e 360°C ed esce a 352°C.
Con questi dati mi viene chiesto di calcolarmi la velocità nella sezione d'ingresso, la velocità nella sezione d'uscita, la densità in ingresso e la pressione in uscita ed ho problemi con quest'ultima. Da quello che ho capito c'è un aumento di energia interna dovuta agli attriti e la pressione finale si trova sottraendo il rapporto tra quest'ultima e il volume alla pressione iniziale, in quanto la trasformazione è isoentalpica. Ma come trovo questa variazione di energia interna se non ci sono lavoro e scambio di calore?
p1V+U1=p2V+U2 (Ho ragionato su questa uguaglianza)
Ringrazio chiunque sia in grado di aiutarmi.
Risposte
Una premessa, innanzitutto.
L'equazione di conservazione per l'energia l'hai già scritta. Lo scambio di lavoro c'è. Tra ingresso e uscita c'è un lavoro di pulsione dovuto alla variazione di pressione e volume. Non c'è il lavoro inteso come conversione di una forma di energia ad un'altra, dall'esterno (e.g. come potrebbe essere per esempio attraverso una girante o una resistenza elettrica). Per questo l'entalpia è particolarmente utile con i sistemi aperti: includi il lavoro di pulsione nella variazione di energia interna e descrivi il tuo sistema (dal punto di vista energetico) come variazione di entalpia.
Passiamo all'esercizio. Prima di tutto verifica in che fase ti trovi. A 10bar e 360°C l'acqua è monofase in fase di vapore surriscaldato.
Per le velocità usa la conservazione della portata (se sei in condizioni stazionarie, cosa in cui sicuramente sei).
Per le variabili termodinamiche richieste usa le tabelle. Non dovrebbe servire il principio di conservazione che hai scritto sopra.
Nota che avendo due variabili termodinamiche uno stato monofase (e monocomponente i.e. il tuo caso, hai solo acqua) è completamente (univocamente) definito. $h_1$ la trovi dalle tabelle, quindi hai anche $h_2$. Avendo $h_2$ e T2 puoi trovare p2.
L'equazione di conservazione per l'energia l'hai già scritta. Lo scambio di lavoro c'è. Tra ingresso e uscita c'è un lavoro di pulsione dovuto alla variazione di pressione e volume. Non c'è il lavoro inteso come conversione di una forma di energia ad un'altra, dall'esterno (e.g. come potrebbe essere per esempio attraverso una girante o una resistenza elettrica). Per questo l'entalpia è particolarmente utile con i sistemi aperti: includi il lavoro di pulsione nella variazione di energia interna e descrivi il tuo sistema (dal punto di vista energetico) come variazione di entalpia.
Passiamo all'esercizio. Prima di tutto verifica in che fase ti trovi. A 10bar e 360°C l'acqua è monofase in fase di vapore surriscaldato.
Per le velocità usa la conservazione della portata (se sei in condizioni stazionarie, cosa in cui sicuramente sei).
Per le variabili termodinamiche richieste usa le tabelle. Non dovrebbe servire il principio di conservazione che hai scritto sopra.
Nota che avendo due variabili termodinamiche uno stato monofase (e monocomponente i.e. il tuo caso, hai solo acqua) è completamente (univocamente) definito. $h_1$ la trovi dalle tabelle, quindi hai anche $h_2$. Avendo $h_2$ e T2 puoi trovare p2.
Grazie veramente tanto per la dritta, ho già provato ad interpolare i dati delle tabelle e mi esce all'incirca uno dei risultati che avevo tra le opzioni. La pressione in uscita è tra gli 1 e i 2 bar.
Figurati. Occhio con le doppie interpolazioni, mi sembra un po' bassina!
Una volta trovato h1, come faccio a trovare h2?Non riesco a interpolare
"Lucianafinamore1993":
Una volta trovato h1, come faccio a trovare h2?Non riesco a interpolare
$ h_1=h_2 $
E' una trasformazione isoentalpica.
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