rigeneratore condensatore utenze T [ C]

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1 File:ORC Siloxane_Biogenera.EES 3//07 :0:9 Page EES Ver. 0.9: #99: For use only by Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Firenze turbina biomassa aria caldaia evaporatore rigeneratore 0 condensatore 6 LEGENDA olio diatermico fluido organico gas di scarico acqua utenze Fluido Organico di lavoro Siloxane (Olio siliconico) 3 Olio diatermico 3, bar T [ C] ,08 bar Acqua , 0,00 0, 0,0 0,7,00, s [kj/kg-k] Un piccolo impianto a vapore a ciclo Rankine organico (ORC, Organic Rankine Cycle) lavora utilizzando il fluido Siloxano. Il ciclo realizzato è un Rankine, senza surriscaldamento del vapore, che viene espanso semplicemente in turbina allo stato saturo. Il ciclo termodinamico è soggetto a rigenerazione continua, ottenuta dal desurriscaldamento del vapore uscente dalla turbina che va a preriscaldare il liquido entrante in caldaia. I dati operativi sono i seguenti: Temperatura ingresso olio diatermico C T inoil = 300 Temperatura uscita olio diatermico C T outoil = 0 Temperatura massima del ciclo C T max = 30 Temperatura di condensazione C T min = 0 Potenza netta dell'impianto kw W = 800 Rendimento isoentropico turbina

2 File:ORC Siloxane_Biogenera.EES 3//07 :0:9 Page EES Ver. 0.9: #99: For use only by Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Firenze ηt = 0,87 Rendimento isoentropico pompa ηp = 0,8 Grado di rigenerazione R = 0,9 Si trascuri la potenza della pompa di circolazione dell'impianto Fluid$ = 'mm' SOLUZIONE T = T max T 0 = T min Pressioni al condensatore e in caldaia p 0 = Psat Fluid$ ; T = T 0 Pressione al condensatore p = Psat Fluid$ ; T = T Pressione in caldaia Punto 0-Liquido saturo, uscita condensatore s 0 = s Fluid$ ; x = 0 ; P = p 0 h 0 = h Fluid$ ; x = 0 ; P = p 0 Punto -Liquido saturo, uscita condensatore pompa di alimentazione s is; = s 0 P = p h is; = h Fluid$ ; s = s is; ; P = P ηp = h is; h 0 h h 0 h = h Fluid$ ; T = T ; P = P s = s Fluid$ ; h = h ; P = P Punto -Liquido preriscaldato in uscita dal rigeneratore lato freddo P = p T = T Fluid$ ; P = P ; h = h s = s Fluid$ ; P = P ; h = h Punto 3-Liquido saturo in uscita dall'economizzatore P 3 = p

3 File:ORC Siloxane_Biogenera.EES 3//07 :0:9 Page 3 EES Ver. 0.9: #99: For use only by Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Firenze T 3 = T s 3 = s Fluid$ ; P = P 3 ; x = 0 h 3 = h Fluid$ ; P = P 3 ; x = 0 Punto -Vapore saturo in uscita dall'economizzatore s = s Fluid$ ; P = p ; x = h = h Fluid$ ; P = p ; x = Punto -Fine Espansione in turbina P = p 0 s = s is; h is; = h Fluid$ ; P = P ; s = s is; ηt = h h h h is; s = s Fluid$ ; P = P ; h = h T = T Fluid$ ; P = P ; h = h Punto 6- Uscita rigeneratore lato caldo P 6 = p 0 s 6 = s Fluid$ ; P = P 6 ; h = h 6 T 6 = T Fluid$ ; P = P 6 ; h = h 6 Punto 7- Ingresso condensatore P 7 = P 6 s 7 = s Fluid$ ; P = P 6 ; x = T 7 = T h 7 = h Fluid$ ; P = P 7 ; x = Bilancio al rigeneratore Q max = h h 7 Max calore rigenerabile se si arrivasse a completo desurriscaldamento R Q max = h h Calore effettivamente rigenerato h h 6 = R Q max bilancio per la determinazione di h 7 W P = m h h 0 Potenza pompa di alimento Q = m h h [kw] Calore fornito in caldaia dall'olio diatermico al fluido uscente dal condensatore

4 File:ORC Siloxane_Biogenera.EES 3//07 :0:9 Page EES Ver. 0.9: #99: For use only by Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Firenze W = m h h W P [kw] Potenza elettrica netta impianto η = W Q Rendimento elettrico netto impianto Q cog = m h 6 h [kw] Potenza termica cogenerata dall'impianto al condensatore Calcolo portata olio diatermico c poil = Cp Therminol VP ; T = T inoil + Cp Therminol VP ; T = T outoil Calore specifico medio olio diatermico Q = m OIL c poil T inoil T outoil [kg/s] Calcolo portata olio diatermico tramite bilancio OLIO-Fluido ORC al vaporizzatore Q cog;w = m w h w;out h w;in [kw] Potenza ceduta all'acqua dal condensatore (cogenerata) m w;m3h = 8 [m 3 /h] Portata acqua raffreddamento cogeneratore (dato impianto) p w =,03 [bar] Pressione circuito acqua di raffreddamento ρw = ρ steam ; T = T w;in + T w;out ; P = p w m w = m w;m3h ρw 3600 [kg/s] portata acqua raffreddamento in kg/s h w;out = h steam ; T = T w;out ; P = p w h w;in = h steam ; T = T w;in ; P = p w T w;in = 70 [C] Temperatura ingresso acqua raffreddamento al condensatore T w;out = 90 [C] Temperatura uscita acqua raffreddamento dal condensatore Q oil = 00 [kw] potenza termica di targa ceduta all'olio diatermico D Q = Q oil Q Q oil D Qcog = Q cog;w Q cog Q cog;w

5 File:ORC Siloxane_Biogenera.EES 3//07 :0:9 Page EES Ver. 0.9: #99: For use only by Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Firenze SOLUTION Unit Settings: SI C bar kj mass deg cpoil =,9 DQ = 0, DQcog = 0,009 η = 0,776 ηp = 0,8 ηt = 0,87 Fluid$ = 'mm' hw,in = 93, hw,out = 377 m = 7,9 moil = 0,0 mw =,6 mw,m3h = 8 pw =,03 Q = 0 [kw] Qoil = 00 Qcog = 367 [kw] Qcog,w = 378 [kw] Qmax =,7 R = 0,9 ρw = 97,8 TinOIL = 300 Tmax = 30 Tmin = 0 ToutOIL = 0 Tw,in = 70 Tw,out = 90 W = 800 WP = 6,8 30 potential unit problems were detected. Arrays Table: Main h i h is;i p i s i s is;i T i 0 0,,066, ,8 03,3,,6,63 0,9 3,3,,9 6, 3 703,,, ,,, ,3 79,,066,8,66 79, ,9,066,7 0, 7 93,6,066,36 0, Fluido Organico di lavoro Siloxane (Olio siliconico) 3 Olio diatermico 3, bar T [ C] ,08 bar Acqua , 0,00 0, 0,0 0,7,00, s [kj/kg-k]