Prove Scritte Meccanica dei Fluidi

8/18/2019 Prove Scritte Meccanica dei Fluidi

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Prova scritta di MECCANICA DEI FLUIDI (Ingegneria Meccanica – DM 509/99 - 6 CFU)

Docente: Ing. Angelo Leopardi

L’allievo svolga, nell’ordine proposto, i seguenti problemi.

Problema n.1Considerando i serbatoi A e B a livello invariabile, calcolare la potenza producibile dalla turbina posta in T in

corrispondenza del deflusso di una portata d’acqua pari a Q = 200 l/s. Le condotte AT e TB sono in acciaio in buono

stato di conservazione*, ed hanno entrambe un diametro D = 450 mm. Si assuma il rendimento della turbina pari a 0.85.

Si tracci, inoltre, la linea dei carichi idraulici totali.

LAT = 700 m (lunghezza del tratto AT); LTB = 300 m; ∆HAB = 140 m (dislivello fra i peli liberi dei serbatoi A e B).* si adotti un opportuno valore della scabrezza equivalente in sabbia.

Problema n.2Il flusso idrico passante attraverso la sezione 1 di area A1=200 cm2 colpisce la pala di una turbina Peltonsuddividendosi in due parti ciascuno di portata pari a 180 m

3 /h, prima di abbandonarla attraverso due getti di area

A2=A3=90 cm2. Calcolare la spinta agente sulla pala qualora la pressione nella sezione 1 sia pari a 170 kPa e la pala sia

ferma. Si trascurino le forze di attrito e si consideri il moto su un piano orizzontale.

NOTA BENE

Si rammenta all’allievo di indicare su ciascun foglio che consegna nome, cognome e numero di matricola.

Tempo a disposizione: 1h


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Docenti: Ing. Angelo Leopardi / Prof. Gustavo Fontana

Una turbina Pelton di raggio R = 1.20 m è alimentata da un getto d’acqua cilindrico di diametro d =

7 cm con velocità media della corrente V = 65 m/s.

Calcolare:- la forza massima agente sulle pale della turbina se la direzione di uscita è inclinata di 150°

rispetto a quella di ingresso;

- la potenza sviluppata a 250 giri al minuto (rpm);

- il rendimento a 250 rpm (in ipotesi di assenza di dissipazioni).

Si assuma che il getto nella sezione 1 sia alla pressione atmosferica.

Schema dell’installazione della Turbina Pala

NB Nei calcoli si assuma che esista sempre una pala della turbina in presa.

NOTA BENE


Gli allievi consegneranno il modulo per l’attestazione del numero di appelli sostenuti all’inizio della prova e loritireranno al termine della stessa.

Tempo a disposizione: 1h


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Corso di Meccanica dei Fluidi (Ingegneria Meccanica – 9 CFU)

Corso di Meccanica dei Fluidi (Ingegneria Meccanica – 6 CFU)

Prova Scritta del 2 Settembre 2010

La condotta in figura, realizzata in acciaio con un diametro D = 700 mm, collega due serbatoi alivello invariabile contenenti petrolio, aventi un dislivello fra i peli liberi pari ad H = 3 m.

1) Calcolare la portata che defluisce nella condotta.

L = 38 m (lunghezza della condotta).

Per l’acciaio si può assumere una scabrezza equivalente in sabbia ε = 0.4 mm.

2) Tracciare la linea piezometrica e la linea dei carichi idraulici totali.

L’allievo indicherà su tutti i fogli che consegna: nome, cognome, numero di matricola, esame.

Tempo a disposizione: 1h.

L’allievo consegnerà lo statino all’inizio della prova scritta e lo riprenderà al termine della stessa (solo per l’esame da

9 CFU).

L

H

D


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Meccanica dei Fluidi

(Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica)

Prova Scritta del 08 Giugno 2010

L’allievo svolga, nell’ordine proposto, entrambi gli esercizi seguenti

Problema n.1Si consideri il viscosimetro a cilindri in figura, nel quale il cilindro esterno è fermo mentre quello interno è in rotazione

alla velocità di 300 rpm (giri al minuto).

Sapendo che la coppia torcente misurata in tale situazione è pari a T = 12.1 N●m calcolare la viscosità del fluido posto

nel viscosimetro.

R = 0.10 m; l = 0.005 m; L = 20 cm (altezza del viscosimetro)

Problema n.2In condizione di moto permanente, calcolare la risultante delle forze agenti sul gomito (α=110°) della condotta diDN=700 mm riportato in figura, supponendo che la portata sia pari a q=450 l/s.

Per la valutazione della spinta si può assumere l’ipotesi di fluido perfetto, mentre la pressione misurata in colonna

d’acqua immediatamente a monte della deviazione, è pari a 80 m.

In figura è riportato lo schema in pianta del gomito, che si suppone posto in una zona pressoché pianeggiante.

α

L’allievo indichi in tutti i fogli che consegna: nome, cognome, matricola.

Tempo a disposizione: 1 h.

L’allievo consegnerà lo statino all’inizio della prova scritta e lo riprenderà al termine della stessa.


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Meccanica dei Fluidi - Prova Scritta del 08/11/2010

La condotta per acqua in figura, avente diametro d =150 mm, è in acciaio in buono stato di

conservazione e sbocca liberamente in atmosfera attraverso la sezione U. Tenendo conto che il

serbatoio A può essere ritenuto a livello invariabile:

1) calcolare la portata defluente nella condotta.2) Tracciare la linea piezometrica e la linea del carico idraulico totale.3) Valutare l’errore che si commette se si assume l’ipotesi di condotta lunga.4) Si discutano le possibili condizioni di funzionamento della condotta, evidenziando il valore

massimo che può assumere il dislivello h affinché sia ancora garantito il funzionamento del

sistema.

HA = 25 m; L1 = 13.5 m; L2 = 4.5 m; L3 = 2.0 m; L4 = 8.3 m, L5 = 4.7 m, R = 1.0 m (raggio delle

curve), h = 1 m.

Il coefficiente di Borda per ciascuna delle curve può essere assunto pari a 0.35.

NOTA BENE

Si rammenta agli allievi di indicare su ciascun foglio che si consegna nome, cognome, numero di

matricola e l’anno accademico nel quale è stato seguito il corso.

L1

L2

L4

L5

HA

A

B

C

D

L3E F

G

H

I U

p = 0

h


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Meccanica dei Fluidi (Ingegneria Meccanica, DM 509/99 – 6 CFU)

Meccanica dei Fluidi (Ingegneria Meccanica, DM 270/04 – 9 CFU)

Prova scritta del 10 gennaio 2010

Si risolvano entrambi i seguenti problemi.

Problema n.1

Attraverso il convergente rappresentato in figura, collegato alla condotta di sezione circolare di

diametro D =1 m attraverso la flangia F, fluisce una portata d’acqua Q =3.2 m3 /s. Sapendo che il

diametro d della sezione di uscita (sbocco in atmosfera) del convergente è paria 0.25 m, si calcoli la

spinta esercitata sulla flangia F.

Problema n.2

La condotta in figura, realizzata in ghisa* con un diametro D = 400 mm, collega due serbatoi a

livello invariabile contenenti acqua, aventi un dislivello fra i peli liberi pari ad H = 2.5 m.

Calcolare la portata che defluisce nella condotta.

L = 41 m (lunghezza della condotta).

* si assuma un idoneo valore della scabrezza equivalente in sabbia.

L’allievo indichi in tutti i fogli che consegna: nome, cognome, matricola, corso (da 6 o da 9 CFU).


L

H

D


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Meccanica dei Fluidi (9 CFU)


Prova Scritta del 17/01/2011

Si risolvano, nell’ordine proposto, i seguenti quesiti.

1) Al fine di valutare la resistenza aerodinamica su un profilo alare alla velocità di 500 Km/h si vuole testare un modellodello stesso in una galleria del vento.

Il modello sarà realizzato in scala 1:2, ed avrà una sezione maestra pari a 0.40 m2.

1)

Quale deve essere la velocità V∞ da imporre all’aria nella galleria del vento?

2) In corrispondenza di tale velocità, quale sarà il valore della differenza ZS – ZT letta al manometro differenziale

ad acqua?

Mediante un sistema dinamometrico viene misurata una resistenza sul modello pari a 295 N.

3) Valutare il coefficiente di resistenza CD del modello nelle condizioni della prova.

4)

Valutare la resistenza che si esplica sul profilo alare reale.

ρ acqua = 1000 Kg/m3

ρ aria = 1.2 Kg/m3

2) Valutare la potenza da assegnare alla pompa in P affinché l’impianto di sollevamento in figura trasporti una portata

di 20 l/s dal serbatoio A al serbatoio B.

Si considerino tubazioni in ghisa nuove e un rendimento della pompa η = 75%.Si tracci la linea piezometrica.

LAP = 100 m (lunghezza del tratto AP); LPB = 900 m (lunghezza del tratto PB); DAP = 200 mm (diametro del tratto AP);

DPB = 150 mm (diametro del tratto PB).

L’allievo indichi, su ciascun foglio che consegna, nome e cognome, numero di matricola, corso (da 9 o da 6 CFU).



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del 18 Febbraio 2010

Docente: Ing. Angelo Leopardi


Problema n.1

Una litro di un olio lubrificante viene pesato su una bilancia, misurando un peso di 8,2 N. Calcolare

la densità dell’olio.

Problema n.2

La condotta in figura, del diametro di 200 mm, in ghisa in buono stato di conservazione*, collega

due serbatoi contenenti l’olio lubrificante del problema n.1, che ha una viscosità di 0.27 Pa • s. Tali

serbatoi possono essere ritenuti a livello invariabile.

1) Calcolare la portata defluente nella condotta nell’ipotesi che la saracinesca in S sia

completamente aperta e tracciare la linea piezometrica e la linea dei carichi idraulici totali.2) Calcolare la perdita di carico localizzata da imporre mediante la saracinesca S in maniera

tale che la portata diminuisca del 20% rispetto alla condizione di funzionamento del punto 1.

HA = 12 m; HB = 5.5 m; L1 = 12.5 m; L2 = 3 m; L3 = 2.5 m; R = 1.2 m (raggio di curvatura dell’assedella condotta)

* si assuma un idoneo valore della scabrezza equivalente in sabbia.

Nota: il coefficiente di Borda per ciascuna delle curve può essere assunto pari a 0.2.

NOTA BENE


Tempo a disposizione: 1h – Il calendario delle prove orali sarà comunicato dopo la correzione della prova scritta.

HA

HB

L1 L2

L3

R

S A

B

M

N

P

Q


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del 18 Febbraio 2010

Docenti: Ing. Angelo Leopardi / Prof. Gustavo Fontana


Problema n.1

Fra due lastre piane parallele, distanti tra di loro 3.5 mm, è posto uno strato di olio lubrificante*.

Una delle due lastre è ferma mentre l’altra si muove con velocità pari a 0.3 m/s.

Tracciare il profilo di velocità nell’olio e calcolare la forza resistente che si esplica su 1 m2 della

lastra in movimento.

* si assumano degli idonei valori di densità e viscosità.

Problema n.2

Calcolare la potenza producibile dalla turbina idroelettrica posta in T, sapendo che le tubazioni sono

in acciaio** , che i serbatoi A e B possono essere ritenuti a livello invariabile e che il rendimentodella turbina può essere assunto pari a 0.80.

Tracciare la linea dei carichi idraulici totali e la linea piezometrica.

LAC = 25 m (lunghezza del tratto AC)

LCT = 8 m

LTB = 5 m

D = 700 mm (diametro della condotta)

H = 6 m (dislivello tra i peli liberi dei serbatoi A e B)

Q = 400 l/s (portata defluente nella condotta)

** si assuma un idoneo valore della scabrezza equivalente in sabbia.

NOTA BENE


Gli allievi consegneranno il modulo per l’attestazione del numero di appelli sostenuti all’inizio della prova e loritireranno al termine della stessa.

Tempo a disposizione: 1h – Il calendario delle prove orali sarà comunicato dopo la correzione della prova scritta.

90°


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Prova Scritta del 19 Aprile 2010

Problema n.1

Un serbatoio cilindrico, rappresentato in sezione nella figura, contiene acqua ed è collegato a unmanometro a mercurio aperto all’atmosfera. Si calcoli la spinta idrostatica sulla parete circolare AC.

Si valuti, inoltre, la posizione del centro di spinta.

γ acqua=9806 N/m3, γ mercurio=132871 N/m

3, B = 1 m (diametro), a = 0.05 m, ∆ = 0.85 m.

Problema n.2

La condotta in figura, caratterizzata da una scabrezza equivalente in sabbia ε = 0.1 mm, ha un

diametro D = 200 mm, una lunghezza L = 1100 m e trasporta petrolio. Si calcoli la portata e si

tracci la linea dei carichi idraulici totali.

B

A

380 m s.l.m.

350 m s.l.m.

L



L’allievo consegnerà lo statino all’inizio della prova scritta e lo riprenderà al termine della stessa.


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Prova scritta del 26 luglio 2010L’allievo risolva, nell’ordine proposto, entrambi i problemi seguenti

Problema n.1

Un fluido è inizialmente posto all’interno del contenitore cilindrico in figura, chiuso mediante un

pistone. Il cilindro ha un diametro di base pari a 30 cm. Inizialmente il volume occupato dal fluido è

pari a 30 l. Ponendo un corpo di massa pari a 10 Kg sul pistone, lo stesso si abbassa di 3 mm.

Calcolare il coefficiente di comprimibilità del fluido (si assuma che il processo avvenga a

temperatura costante).

Problema n.2

La condotta per acqua in figura, realizzata con tubazioni in acciaio*, collega due serbatoi A e B chepossono essere ritenuti a livello invariabile.

1) Calcolare la portata defluente nel sistema.

2) Calcolare la spinta che si esercita sul gomito della condotta in C (la deviazione è di 90°).

* si assuma un idoneo valore di scabrezza equivalente in sabbia

LAC = 25 m (lunghezza del tratto AC); LCB = 13 m;

D = 700 mm (diametro della condotta); H = 6 m (dislivello tra i peli liberi dei serbatoi A e B)



L’allievo consegnerà lo statino all’inizio della prova scritta e lo riprenderà al termine della stessa (solo per 9 CFU).

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