RACCOLTA DI ESERCIZI TRATTI DA TEMI D ESAME - parte 2^

Похожие документы
FISICA TECNICA E MACCHINE

5. Indicare quale figura rappresenta i triangoli di velocitá di uno stadio di turbina assiale a reazione (χ =0.5) ideale, simmetrico ed ottimizzato:

Laurea in Ingegneria Elettrica, A.A. 2006/2007 Corso di FISICA TECNICA E MACCHINE TERMICHE. TAVOLA 1 Ugello di De Laval*.

CORSO DI TERMODINAMICA E MACCHINE

CAPITOLO 2 CICLO BRAYTON TURBINE A GAS FLUIDO: MONOFASE

061473/ Macchine (a.a. 2015/16)

POLITECNICO DI MILANO DIPARTIMENTO DI ENERGIA

L Unità didattica in breve

Ingegneria Edile-Architettura Esercizi di Fisica Tecnica Ambientale Termodinamica

CAPITOLO 2 CICLO BRAYTON TURBINE A GAS

Giuliana Ghezzi. Esercitazioni del corso di macchine

Corso Termodinamica. Esercitazione 3. II Principio

CICLI TERMODINAMICI. Introduzione 1

CICLI TERMODINAMICI 1

061473/ Macchine (a.a. 2016/17)

IMPIANTI ENERGETICI PER L INDUSTRIA TESSILE. RACCOLTA di ESERCIZI con SOLUZIONI

Gestione dell Energia

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BRESCIA

061473/ Macchine (a.a. 2014/15)

SISTEMI ENERGETICI LM per allievi Ingegneri Meccanici Appello del 9 luglio Proff. Consonni S., Chiesa P., Martelli E.

POLITECNICO DI MILANO DIPARTIMENTO DI ENERGIA

Esercitazione di Fisica Tecnica

Figura 1 - Schema dell'impianto

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

Corso di Termofluidodinamica

IMPIANTIDI CLIMATIZZAZIONE

Esercizio 1 Esercizio 2

Impianti a turbogas. Scheda riassuntiva 8 capitolo 15. Il ciclo ideale di riferimento. Impianto a turbogas. Volume 2 (cap. 15) Impianti a turbogas

Impianti di. Climatizzazione. ing. Massimiliano Pancani

CICLO FRIGORIFERO PER RAFFREDDAMENTO

TESTI DELLE APPLICAZIONI

Esercizi sui Motori a Combustione Interna

Kelvin K T [K] = T [ C] + 273,16. Fahrenheit F T [ F] = 1,8 T [ C] Atmosfera atm = Pa = 760 mm Hg

RACCOLTA DI ESERCIZI TRATTI DA TEMI D ESAME - parte 1^

Capitolo 3. Una massa m=0,424 kg di un gas sconosciuto (il cui comportamento può essere ritenuto ideale) è

Esercitazione 8: Aria Umida

ESERCITAZIONI DI IMPIANTI

Termodinamica e trasmissione del calore 3/ed Yunus A. Çengel Copyright 2009 The McGraw-Hill Companies srl

Corsi di Macchine e Sistemi Energetici e di Termodinamica e Macchine a Fluido

SOLUZIONE SECONDA PROVA - TEMA N 2 - TECNICO DEI SISTEMI ENERGETICI Svolgimento :

Politecnico di Milano Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale Impianti e Sistemi Aerospaziali CALCOLO DI IMPIANTO DI CONDIZIONAMENTO

Determinazione e confronto delle prestazioni di impianti geotermoelettrici

Roberto Lensi 1. Complementi sui sistemi termici Pag. 33 MOTORE DINAMICO A GAS Sistemi a combustione esterna o interna

CORSO DI FISICA TECNICA e SISTEMI ENERGETICI. Proff. P. Silva e G. Valenti - A.A. 2009/2010 Calcolo di un Generatore di Vapore

FISICA TECNICA - A.A. 99/00

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BRESCIA Facoltà di Ingegneria

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA. 4. Sistemi Termici Motori Sistemi Motori a Vapore. Roberto Lensi

Esercitazione 6: Cicli e Diagrammi

CORSO DI MACCHINE E SISTEMI ENERGETICI A.A. 2014/ Prova di valutazione intermedia del 9 Gennaio 2015

EVAPORAZIONE 2. Dati di progetto relativi ai vapori circolanti nell impianto:

POLITECNICO DI MILANO DIPARTIMENTO DI ENERGIA

L A C E N T R A L E T U R B I G O

Corso di Macchine I Prova del 2/5/2000

I seguenti esercizi sono tratti da Esercitazioni di sistemi energetici, di C. Carcasci e B. Facchini

UNITA 3 COMBUSTIONE, CARBURANTI, LUBRIFICANTI

CICLO COMBINATO CON SPILLAMENTO IN TURBINA E RIGENERATORE DI TIPO CHIUSO

Centrale di Moncalieri 2 G T

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA. 4. Sistemi Motori a Vapore. Roberto Lensi

thermo frigo refrigeratori di liquidi ad assorbimento (libr) condensati ad acqua

Soluzione Esame di Stato ITIS Termotecnica 2013 SVOLGIMENTO :

Formulario corso vapore

Caratteristiche tecniche COMBIDENS 8-90, 8-116, 8-135, 8-180, 8-225, 8-270, 8-315, e 8-360

IMPIANTO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE DI VAPORE CON CAMERA DI SEPARAZIONE (liquido - vapore) E COMPRESSIONE A DUE STADI

MARCO GENTILINI IMPIANTI MECCANICI. Marco Gentilini IMPIANTI MECCANICI 1

Cicli H2 O2 per la produzione di energia elettrica Modifica dell impianto Icaro per funzionamento con idrogeno

Università degli Studi di Napoli Federico II - Facoltà di Ingegneria Esercizi di Fisica Tecnica per il Corso di laurea in Ingegneria Gestionale

CORSO DI FISICA TECNICA

SECONDO PRINCIPIO TERMODINAMICA Problemi di Fisica secondo principio termodinamica

A) ESERCIZI SVOLTI CON RISULTATI

Esercitazione 4 Cicli a vapore avanzati

Ciclo Rankine - Clausius

Prova scritta di Fisica Tecnica 1 Fila A 22 dicembre 2006

Cogenerazione di piccola potenza da biomassa

Esercizi su regolazione di impianti di turbina a vapore

6. Determinare il titolo del vapor d acqua che ad 8,00 bar ha un entalpia specifica di 2000 kj/kg.

Транскрипт:

A.A. 25/26 Sistemi eneretici (11CINDK) RACCOLTA DI ESERCIZI TRATTI DA TEMI D ESAME - parte 2^ 1. Calcolare il potere calorifico superiore e inferiore dell ottano C 8 18 assoso alle condizioni di riferimento standard. 2. Un as naturale presenta la seuente composizione molare: 65% di C 4, 8% di 2, 18% di N 2, 3% di O 2 e 6% di CO 2. Il as viene bruciato completamente con la quantità stechiometrica di aria. Determinare la dosatura e il potere calorifico. 3. Un impianto coenerativo enera una potenza meccanica P u = 342 kw ( η m = 1, η b = 1 ) e una portata V 2O = 15.5 m 3 h di acqua che viene riscaldata da 7 C a 9 C ( c p2o, = 4186 J ( K) ). L impianto riceve la portata m a = 1784 /h di aria alle condizioni ambiente ( p a = 11325 Pa e T a = 25 C ) e utilizza as naturale come combustibile ( i = 9.5 kwh/nm 3 e massa molecolare M = 17.4 / ). Sapendo che l impianto scambia con l esterno una potenza termica di 99 kw (che non può essere utilizzata) e che scarica i as combusti ( c p, = 1.1 ( K) ) al camino alla temperatura di 12 C, determinare la portata di combustibile utilizzata. NB Nm 3 o Normal-metro cubo è riferito alle condizioni p N = 11325 Pa e T N = C 4. Un turbocompressore centrifuo bistadio presenta un rapporto di compressione complessivo di 12.5 e una temperatura di mandata di 4 C (condizioni di aspirazione: 15 C e 1 kpa). Sapendo che il rapporto di compressione del primo stadio è di 5.5, calcolare il lavoro di compressione del primo stadio. Fluido di lavoro: aria γ = 1.4, c p = 15 J/K. 5. Il compressore bistadio dell esercizio precedente, nelle condizioni descritte, è inserito in un impianto motore a as monoalbero. Si conoscono inoltre: Temperatura ambiente 15 C Pressione ambiente 1 kpa Portata d aria 1.7 /s Potenza utile 2 MW Temperatura di scarico turbina 525 C Potere calorifico inferiore metano 49754 / Rendimento del combustore.98 Caduta di pressione nel combustore 3% Rendimento meccanico.92 Calcolare il rendimento lobale dell impianto e il consumo specifico di combustibile. Altri dati: γ = 1.4, c p = 15 J/K, γ = 4/3, c p = 1147 J/K

6. Con riferimento ai dati dell impianto motore a as riportati in tabella: Portata in massa di aria Potenza utile del turboas 443 /s 123 MW Rendimento del combustore.99 Temperatura di scarico della turbina 525 C Rendimento meccanico.995 Condizioni ambiente 11.3 kpa, 15 C Potere calorifico del as naturale a 25 C 474 / calcolare il consumo specifico di combustibile. Ipotizzando un costo del combustibile di.12 euro/m 3 (densità.75 /m 3 ) determinare il costo - limitatamente al costo del combustibile - di oni kwh di eneria elettrica prodotta. [γ = 1.4, c p = 15 J/K, γ = 4/3, c p = 1147 J/K] 7. Un impianto motore a as viene utilizzato per la produzione combinata di eneria elettrica e calore. Le caratteristiche operative al punto di proetto sono: Temperatura ambiente 25 C Pressione ambiente 1 kpa Portata d aria 2.86 /s Rapporto di compressione 6.91 Rendimento isentropico compressore.768 Potere calorifico inferiore as naturale 474 / Rendimento del combustore.99 Temperatura di inresso in turbina 12 K Rendimento idraulico turbina.852 Rendimento meccanico.92 I as scaricati dalla turbina a as venono inviati in uno scambiatore di calore (eneratore di vapore a recupero) al fine di produrre vapor d acqua saturo e secco a.8 MPa da inviare all utenza termica. Sapendo che i as combusti venono scaricati al camino a 14 C e che l utenza termica restituisce la condensa a 8 C, calcolare la potenza meccanica enerata, il consumo specifico di combustibile e la portata di vapore prodotta.

8. Un impianto motore a as coenerativo è costituito da un turboas con caratteristiche: Portata in massa di as combusti 9.92 /s Rapporto di compressione 14 Potenza utile del turboas (morsetti alternatore) 194 kw Rendimento del combustore.992 Temperatura di scarico della turbina 55 C Rendimento meccanico (incluso alternatore).96 Condizioni ambiente 11.3 kpa, 15 C Potere calorifico del as naturale a 15 C 4745 / e da uno scambiatore di calore tra i as di scarico della turbina e l acqua calda, pressurizzata a 4 bar, che va all utenza termica. La portata d acqua è pari a 12 m 3 /h. Il ritorno dall utilizzazione (impianto di riscaldamento) è a 72.5 C. L impianto di coenerazione è in rado di elevare questa temperatura fino a 76 C. Determinare: 1) la temperatura dei as all uscita dello scambiatore 2) il rendimento lobale dell impianto 3) l indice di utilizzazione del combustibile. [acqua calda: c p = 4.2 /K, as combusti c p = 1.,15 /K] 9. In un impianto a vapore a ricupero totale il eneratore produce 2 t/h di vapore a 5 bar e 5 C. Sono estratte 1 t/h di vapore a 5 bar e le rimanenti a 1 bar. La condensa del vapore utilizzato a fini di riscaldamento viene rinviata in caldaia. Le turbine fra cui avviene la prima estrazione hanno lo stesso rendimento isentropico pari a.82. Determinare: potenza utile, rendimento lobale dell'impianto, l indice di utilizzazione e consumo di combustibile. Altri dati: η m =.97, η b =.88, i = 95 kcal [Risultati: P u = 33.8 MW, η =.184, IU =.874, m b = 4.6 s] 1. Un impianto a vapore a ricupero parziale presenta le seuenti caratteristiche di funzionamento: portata di vapore prodotta in caldaia, m = 15 t h; condizioni del vapore prodotto, p e = 8 bar, t e = 53 C ; rendimento isentropico della turbina AP, fra il eneratore e l'utilizzazione termica,.82; la portata m u = 5 t h di vapore per uso industriale viene estratta a 2 bar e la rimanente continua ad espandersi nella turbina BP ( η is =.85 ) fino alla pressione p f =.5 bar, previo surriscaldamento fino a 25 C; η m =.96, η b =.9. Calcolare la potenza utile, il rendimento lobale dell'impianto, l indice di utilizzazione nonchè la portata di combustibile ( i = 95 kcal ) al eneratore, sapendo che la condensa del vapore estratto viene rinviata al eneratore in condizioni di liquido saturo alla stessa pressione di 2 bar. [Risultati: = 43.2 MW, η =.278, IU =.478, m b = 3.91 s] P u

RACCOLTA DI DOMANDE DI TEORIA TRATTE DA TEMI D ESAME - parte 2^ 1. Confronto tra rendimento isentropico e rendimento idraulico nella compressione con scambio di lavoro di un as ideale. 2. Giustificare la presenza di un diffusore allo scarico di una turbina. 3. Il rendimento idraulico o politropico nelle trasformazioni di espansione e compressione. 4.Un compressore aspira aria dall ambiente 1 kpa ( 25 C e 1 kpa) e la invia a 1 kpa a una turbina, meccanicamente colleata al compressore, 2 che la riespande di nuovo fino alla pres- 1 3 sione ambiente. Sapendo che le due macchine sono adiabatiche e che hanno lo stesso rendimento isentropico ( η is =.85 ) dimostrare, motivando i risultati, che la turbina non é in 1 kpa rado di comandare autonomamente (cioè senza mezzi esterni) il compressore. 5. La trasformazione di espansione di un as e suoi rendimenti. 6. Eneria massima di una reazione chimica. Potere calorifico. 7. La temperatura adiabatica di combustione. 8. Il potere calorifico dei combustibili. 9. Domande varie su impianti a as e impianti a vapore, in assetto puramente elettrico oppure coenerativo. ESERCIZI RISOLTI TEMI D ESAME - parte 2^ 1 Soluzione) Si scrive la reazione di combustione stechiometrica dell ottano con l aria (o, in modo equivalente, con il solo ossieno): C 8 18 + ( O 2 + 3.76N 2 ) CO 2 + 2 O + N 2 La si bilancia, ottenendo: C 8 18 + 12.5 ( O 2 + 3.76N 2 ) 8 CO 2 + 9 2 O + 47 N 2 Il potere calorifico molare è dato da: = N R ( h f ) R N P ( h f ) P Potere calorifico inferiore: i = 1 ( h f ) C818, 8 ( h f ) CO2 9 ( h f ) 2O, Sostituendo i valori delle entalpie di formazione molari, si ricava: i 1 285 ----------- 8 39359 ----------- = 9 241818 ----------- = 5115934 Similmente per il potere calorifico superiore: s = 1 ( h f ) C818, 8 ( h f ) CO2 9 ( h f ) 2O, l -----------

s 1 285 ----------- 8 39359 ----------- 9 28583 ----------- = = 551242 ----------- Volendo (non è necessario farlo), si può passare al potere calorifico massico ricordando che: = ------ M b dove M b è la massa molecolare del combustibile: M b ( 8 12 + 18 1) ----------- = = 114 ----------- In definitiva, si ottenono: 5115934 ----------- i i ------, M ----------------------------------- b 44876.6 551242 ----------- = = = ----- s 114 ----------- s ------ = = M ---------------------------------- = b 48351.2 ----- 114 -----------