Sistemi energetici

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Author: aoanto

Revisionato il 25/07/2026

di aoanto

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Appunti completi di sistemi energetici. Comprendono tutto il programma svolto a lezione completo di impianti e diagrammi di turbogas, gruppo a vapore, gruppo a vapore risurriscaldato, gruppo a …

Esame Sistemi energetici

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. Peretto Antonio

Università Università degli Studi di Bologna

A.A. 2021-2022

93 pagine

Appunto

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Estratto del documento

Sistemi energetici: turbine a gas

Le turbine a gas sono delle macchine, o insiemi di macchine che permettono la produzione di potenza elettrica e/o meccanica. Questa produzione è data grazie al combustibile con caratteristiche particolari che è particolarmente volatile e degli esempi potrebbero essere il gas naturale o il cherosene.

Una turbina a gas è costituita da:

Compressore C
Camera di combustione CC
Espansore o turbina T

Il fluido di lavoro (aria prelevata dall’ambiente) viene aspirato dal compressore, il quale ne innalza la pressione e la temperatura e lo immette nella camera di combustione. Qui avviene la miscelazione e la combustione fra aria e combustibile (a pressione pressoché costante) che porta ad un altro innalzamento di temperatura del fluido. I gas, ad alta pressione e temperatura, vengono inviati in turbina dove si espandono fino alla

Sistemi energetici: turbine a gas

Le turbine a gas sono delle macchine o insiemi di macchine che permettono la produzione di potenza elettrica e/o meccanica. Questa produzione è data grazie al combustibile con caratteristiche particolari.

Una turbina a gas è costituita da:

Compressore _C
Camera di combustione _CC
Espansore o turbina _T

Il fluido di lavoro (aria prelevata dall'ambiente) viene aspirato dal compressore, il quale ne innalza la pressione e la temperatura e lo immette nella camera di combustione. Qui avviene la miscelazione e la combustione fra aria e combustibile (a pressione pressoché costante) che porta ad un altro innalzamento di temperatura del fluido. I gas, ad alta pressione e temperatura, vengono immessi in turbina dove si espandono fino alla pressione atmosferica per poi essere scaricati all'esterno.

Nel condotto di aspirazione del compressore è solitamente disposto un filtro per impedire l'ingresso di particelle che potrebbero sporcare o danneggiare il componente, mentre nel condotto di scarico a valle della turbina ci sono silenziatori, eventuali sistemi di trattamento dei fumi e il camino. Tutti questi componenti sono interni aperti, quindi non sono presenti valvole di controllo per limitare la portata di fluido, ma si è una sola portata che fluisce da 1 a 4. Ciò comporta che valgano le equazioni generali del moto dei fluidi in forma teorica o meccanica per interni aperti.

Compressore

Procedendo in maniera isentropica, avremo l'andamento 1-2s. In questo caso la macchina è ideale, priva di irreversibilità e, ovviamente, questo tipo di macchina non esiste. Procedendo in maniera reale, non è possibile disegnare l'andamento, dunque si tracciano il punto iniziale e quello finale (1-2). Procedendo in maniera politropica (seguita dal tratteggio sopra) possiamo congiungere i punti 1-2. Possiamo anche scrivere, grazie alla politropica.

P₁V₁^m = P₂V₂^m

Gas ideale, gas perfetto, reale

Un gas ideale è un gas che ubbidisce alla legge dei gas ideali:

PV = mRT

Nello studio dei sistemi energetici trattiamo l'aria come gas perfetto in quanto tra T = 0 : 2000°C e sotto i 100 bar, l'approssimazione è valida e P_TURBINA = 40 bar

T_in = 0 : 2000°C

In questo caso non sono validi 1 e 2

C_P = C_P(T), C_V = C_V(T), R = cont

Per gas reali

C_P = C_P(p,T), C_V = C_V(p,T), R = R(T,p)

Compressione step by step

La relazione 1 può essere valida con C_P, C_V dipendenti da T se il valore del rapporto delle pressioni di inizio e fine compressione tende a 1. Si risolve la compressione in piccole compressioni possibili.

PI_i+1:₁ P_i

Diagramma T_s dell'aria

La procedura è iterativa poiché dalla relazione

T_int+2 = T_i ( _{(p_i+2)/(p_i)} )^{(K(T_i)-1)/(K(T_i))} ₁/^M_Pc dove K è calcolato in Ti

Una volta trovato Tint+2 procedo per trovare Tint+2 con lo stesso procedimento e poiché Cp ≠ cost h₂ = h(T₂) quindi T₂, T₁ → h₂, h₁ →→ L_c = h₂(T₂) - h₁(T₁) ≠ C_p(T₂-T₁)

Espansione step by step

La procedura è uguale ma: {_(T₃

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