Tracce Tecnica del Clima

Ingegneria Edile-Architettura
Esercizi di Fisica Tecnica Ambientale
2012-2013
Tecnica del clima
TC1
Una massa di aria umida alla pressione atmosferica di 1 bar si trova alla temperatura T=30°C con umidità
relativa UR=70%. Determinare:
1) la pressione parziale del vapore;
2) l’umidità specifica o titolo;
3) l’incremento del titolo necessario per saturare l’aria a temperatura costante;
4) la temperatura di rugiada;
5) la temperatura a bulbo umido.
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1) 0,02972 bar; 2) 0,01905;
3) 0,00865; 4) 23,7°C; 5) 25,5°C.
TC2
Due portate d’aria in condizioni termoigrometriche A e B vengono mescolate adiabaticamente. Siano
M A =1,2 kg/s, TA=30°C, URA=30% e M B =0,65 kg/s, TB=10°C, URB=60%.
Determinare con l’uso del diagramma di Mollier le seguenti condizioni del punto di miscela C:
1) il titolo xC, la temperatura TC e l’umidità relativa URC;
2) l’entalpia nel punto C.
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1) 0,0069; 23°C; 40%; 2) 40,2 kJ/kg
TC3
Una portata d’aria entra nel condizionatore nelle condizioni A (TA=5°C, URA=80%). Volendo raggiungere
le condizioni B (TB=40°C, URB=45%) calcolare il calore scambiato dalle batterie di scambio termico e la
variazione totale di titolo dell’aria nelle due soluzioni:
1) riscaldamento seguito da umidificazione a vapore;
2) riscaldamento, umidificazione ad acqua, post-riscaldamento.
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1) 35 kJ/kg; 17 g/kg; 2) 79 kJ/kg; 17 g/kg
TC4
Una portata d’aria di 0,3 kg/s nelle condizioni A (TA=35°C, URA=50%). deve essere portata dal
condizionatore nelle condizioni B (TB=22°C, URB=60%). Si effettua prima un raffreddamento fino al titolo
xB e successivamente un riscaldamento fino al punto B. Calcolare:
1) i flussi termici scambiati dalle batterie di raffreddamento e post-riscaldamento;
2) la quantità di acqua condensata in un’ora.
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1) 12,66 kW; 2,526 kW; 2) 8,64 kg
TC5
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Si debba riscaldare e umidificare una portata di aria di 0,5 kg/s, inizialmente in condizioni E (TE =5°C,
URE=80%) fino alle condizioni U (TU=30°C, URU=30%). Nel caso di umidificatore ad acqua liquida,
determinare,
1) la potenza termica necessaria per il riscaldamento;
2) la quantità d’acqua da immettere nella miscela in un’ora.
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1) 17,27 kW; 2) 6,58 kg.
TC6
Aria alla temperatura di 40°C e 80% di umidità relativa è racchiusa ermeticamente in un recipiente di 0,5
m3. La pressione totale nel recipiente è pari ad 1 bar.
In seguito ad un raffreddamento del recipiente la temperatura dell’aria in esso contenuta scende a 20°C e
l’aria si satura.
Per l’aria secca R*a =287 J/(kg K), per il vapore d’acqua R*v =462 J/(kg K). Determinare alla fine del
raffreddamento,
1) il titolo dell’aria;
2) la pressione totale nel recipiente;
3) la massa di vapore condensata.
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1) 0,0165; 2) 0,904188 bar; 3) 11,78 g
TC7 e TC8 cancellati
TC9
Un’apparecchiatura di laboratorio opera in una camera climatizzata di dimensioni 3x3x3 m3. I difetti di
tenuta dei pannelli di accesso presenti nella parete producono uno scambio di aria con l’esterno di 0,02
kg/s. L’aria interna deve essere mantenuta a 20 °C e 50%UR mentre l’aria esterna si trova a 40 °C ed
80%UR. Lo scambio termico attraverso la parete di contenimento si verifica per una superficie complessiva
di 50 m2 e la parete è costituita da uno strato di 1 cm di isolante da 0,04 W/(mK) di conducibilità termica e
due fogli di lamiera di acciaio zincato spessi 1 mm con conducibilità termica 20 W/(mK). I coefficienti
liminari di scambio valgono rispettivamente 8 W/(m2K) sulla superficie interna e 23 W/(m2K) sulla esterna.
L’apparecchiatura durante il funzionamento a regime sviluppa una potenza termica di 2 kW. L’aria nei
condotti di collegamento percorre in circuito chiuso la camera ed il condizionatore nel quale raggiunge la
temperatura di 13 °C prima di entrare nella camera. Supponendo che nel condizionatore la batteria di
raffreddamento porti l’aria a temperatura pari a quella di rugiada dell’aria nelle condizioni di uscita dal
condizionatore, calcolare,
1) la portata d’aria trattata;
2) la potenza termica scambiata dalle batterie, fredda e calda;
3) la portata di acqua condensata.
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1) 0,66 kg/s;
2) 10,44 kW; 4 kW; 3) 2,3 kg/h
TC10
Un locale delle dimensioni di 10x10 m2 in pianta ed alto 5 m viene condizionato a 26 °C e 50 %UR. Delle
pareti piane che lo delimitano, cinque possono ritenersi adiabatiche, mentre una parete 5x10 m2 scambia
calore con l’aria esterna. Tale parete è costituita da una muratura a camera. Procedendo dall’interno verso
l’esterno è presente:
- uno strato di intonaco da 15 mm di conducibilità termica 0,7 W/(mK);
- uno strato di blocchi forati da 8 cm di spessore e conducibilità termica equivalente 0,4 W/(mK);
- una intercapedine d’aria spessa 10 cm e conduttanza specifica pari a 5,5 W/(m2K);
- uno strato di blocchi forati di spessore 12 cm e conduttanza termica di 3,23 W/(m2K);
- uno strato di intonaco da 20 mm di conducibilità termica 0,9 W/(mK).
Nella parete è presente una finestra di 5x2 m2 costituita sostanzialmente da vetro di spessore 5 mm e
conducibilità termica 1 W/(mK). I coefficienti liminari di scambio termico valgono 7,7 W/(m2K) all’interno
e 25 W/(m2K) all’esterno. Al contatto finestra-parete è presente un ponte termico di coefficiente lineico 0,25
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W/(mK), mentre lungo gli spigoli della parete l’effetto ponte termico è valutabile con un coefficiente lineico
medio di 0,2 W/(mK). L’aria esterna è a 35 °C e 70 %UR. Calcolare,
1) il flusso termico globale scambiato attraverso la parete.
Nel locale soggiornano 30 persone ciascuna delle quali emette 80 W di potenza termica e 70 g/h di vapore
d’acqua. Le apparecchiature presenti producono una potenza termica di 1 kW. Il condizionatore tratta una
portata d’aria corrispondente a 4 volte il volume del locale ogni ora. Di essa 1 Vol/h è ricambiato con aria
esterna mentre il resto viene ricircolato. La batteria di raffreddamento porti l’aria a temperatura pari a
quella di rugiada nelle condizioni di uscita dal condizionatore. Calcolare,
2) la temperatura dell’aria immessa nell’ambiente,
3) la potenza delle batterie fredda e calda,
4) la portata di acqua condensata nel condizionatore.
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1) 998 W; 2) 21,5°C; 3) 17,91 kW; 5,48 kW; 4) 11,1 kg/h
TC11
Una cella climatizzata viene mantenuta a 16°C e 70%U.R. da un condizionatore d’aria.
Nella cella ci sono apparecchiature che assorbono 1100 W di potenza elettrica dalla rete ed immettono
nell’ambiente 1,08 kg/h di vapore d’acqua.
Attraverso le pareti entra nella cella una potenza termica di 500 W. L’aria esterna è a 30°C e 50%U.R.
Il condizionatore tratta una portata di 0,1 k/s di aria esterna, senza ricircolo. Calcolare:
1) la potenza scambiata dalla batteria fredda (operante con fattore di by-pass nullo);
2) la potenza scambiata dalla batteria calda;
3)
la portata di acqua condensata.
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1) 4,85 kW; 2) 0,4 kW; 3) 3,06 kg/h.
TC15
Un recipiente, a chiusura ermetica, di volume 0,01 m3, contiene aria umida alla temperatura di 60°C e 80%
di umidità relativa. La pressione totale nel recipiente è pari ad 1 bar.
In seguito ad un raffreddamento del recipiente la temperatura dell’aria in esso contenuta scende a 10°C.
Per l’aria secca R*a =287 J/(kg K), per il vapore d’acqua Rv* =462 J/(kg K). Determinare alla fine del
raffreddamento,
- il titolo dell’aria;
- la pressione totale nel recipiente.
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9,97 g/kg; 0,72578 bar.
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