Cap. 1 Richiami di termodinamica. 1.1 Concetti base 1.2 Principio di conservazione dell energia. Cap. 2 Il bilancio exergetico

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1 III Indice IX Presentazione Cap. 1 Richiami di termodinamica 1.1 Concetti base 1.2 Principio di conservazione dell energia Sistema con involucro chiuso allo scambio di massa Sistema aperto allo scambio di massa. Fluido in moto in un condotto rigido in regime stazionario Sistema composto costituito da una macchina ciclica accoppiata con serbatoi di energia termica e serbatoio di energia meccanica (sistema ciclico) Sistema generico 1.3 La grandezza entropia e il bilancio entropico Sistema chiuso allo scambio di massa Sistema aperto allo scambio di massa. Fluido in moto in un condotto in regime stazionario Sistema composto costituito da una macchina ciclica accoppiata con serbatoi di energia termica e serbatoio di energia meccanica (sistema ciclico) Sistema generico 1.4 Richiami relativi alle proprietà delle sostanze Cap. 2 Il bilancio exergetico 2.1 Exergia e bilancio exergetico per il sistema generico 2.2 Applicazione al sistema chiuso allo scambio di massa (l exergia interna) Analisi della funzione EX u (o ex u ) 2.3 Applicazione al sistema aperto allo scambio di massa (l exergia specifica per un sistema fluente). Fluido in moto in un condotto rigido in regime stazionario Analisi della funzione ex Sostituzione di un fluido che scambia calore con un serbatoio di calore

2 IV Presenza di reazioni chimiche 2.5 Esercizi relativi all applicazione delle equazioni di bilancio e all exergia fisica nel deflusso Tema Tema Tema La distruzione di exergia e i rendimenti exergetici Appendice: un metodo veloce per la scrittura del bilancio exergetico Cap. 3 Applicazione del bilancio exergetico ai sistemi ciclici 3.1 Applicazione al sistema ciclico: l exergia da calore Esercizio 3.2 Il caso del sistema ciclico diretto Ciclo di potenza con serbatoio di calore a temperatura costante Ciclo di potenza con serbatoio di calore a temperatura variabile Ciclo di potenza alimentato da un combustibile 3.3 Il caso della produzione di energia termica (a bassa temperatura) Scaldaacqua elettrico adiabatico Caldaia alimentata da un combustibile 3.4 Il caso del sistema ciclico inverso Ciclo (inverso) frigorifero Ciclo (inverso) a pompa di calore 3.5 Applicazione ai sistemi Total Energy Sistema frigorifero - pompa di calore Sistema a pompa di calore con sia T h che T c maggiori di T a Sistema cogenerativo 3.6 Esercizi Tema Tema 2 Cap. 4 Applicazione del bilancio exergetico ai sistemi termodinamici con involucro aperto 4.1 Applicazione al compressore (pompa) 4.2 Applicazione alla turbina

3 Indice V Il caso della turbina a gas Il caso della turbina a vapore Esercizio 4.3 Applicazione agli scambiatori di calore Esercizi relativi agli scambiatori di calore Analisi di dettaglio di uno scambiatore di calore 4.4 Ulteriori esercizi e applicazioni Analisi di una pompa di calore sollevata rispetto a Ta Analisi di una pompa di calore Analisi di un ciclo Joule-Brayton Appendice: piani termodinamici per alcuni fluidi utilizzati per i cicli inversi Cap. 5 Analisi exergetica per sistemi complessi 5.1 Primo esempio 5.2 Secondo esempio 5.3 Terzo esempio 5.4 Quarto esempio 5.5 Ulteriori esempi Cap. 6 La combustione e l exergia chimica PRIMA PARTE: la combustione 6.I.1 Generalità 6.I.2 Potere calorifico 6.I.3 I combustibili naturali 6.I.4 La combustione stechiometrica e l eccesso d aria 6.I.5 La composizione dei fumi e la relativa analisi 6.I.6 La temperatura di rugiada dei fumi 6.I.7 La temperatura adiabatica di fiamma 6.I.8 La conversione del calore di combustione in lavoro SECONDA PARTE: L exergia chimica. Definizione e applicazione alle reazioni chimiche 6.II.1 Introduzione 6.II.2 Quantificazione univoca dell entalpia, dell entropia e dell exergia fisica nel caso di sostanze chimiche 6.II.3 La definizione dell exergia chimica 6.II.4 L analisi energetica ed exergetica di un sistema entro cui avviene una reazione chimica

4 VI II.4.1 Il caso di una reazione chimica endotermica 6.II.4.2 Il caso di una reazione di combustione 6.II.5 Alcuni esempi 6.II.6 Ulteriori esercizi Cap. 7 Analisi exergetiche per alcuni sistemi di particolare interesse PRIMA PARTE: i sistemi cogenerativi 7.I.1 Premessa 7.I.2 I parametri termodinamici 7.I.3 I parametri tecnico - economici 7.I.4 L indice elettrico di massimo recupero termico e la definizione dell energia elettrica qualificabile come cogenerativa 7.I.5 Un esempio di applicazione della definizione di congenerazione ad alto rendimento 7.I.6 Problematiche legate allo sviluppo dei sistemi cogenerativi 7.I.7 Esempi di tecnologie utilizzate per i sistemi cogenerativi 7.I.8 Analisi dei costi dell energia prodotta da un impianto di cogenerazione con il metodo exergoeconomico SECONDA PARTE: I fabbisogni energetici per la climatizzazione ambientale e l uso delle pompe di calore 7.II.1 Premessa 7.II.2 Confronto tra diversi metodi di produzione dell energia termica: caldaie, pompe di calore e cogenerazione 7.II.3 Impianto di cogenerazione e sistema con impianti separati 7.II.4 Impianti separati e sistema tutto elettrico con pompe di calore 7.II.5 Impianto cogenerativo e sistema tutto elettrico con pompe di calore 7.II.6 Utilizzo congiunto dei parametri IRE, RCP ed RPS 7.II.7 Esempio TERZA PARTE: I cicli inversi ad assorbimento 7.III.1 Il funzionamento 7.III.2 Analisi exergetica dei cicli ad assorbimento QUARTA PARTE: Le celle a combustibile 7.IV.1 Il funzionamento 7.IV.2 Le tipologie e le applicazioni 7.IV.3 Analisi exergetica di una cella a combustibile

5 Indice VII Cap. 8 Raccolta di problemi di analisi exergetica