Macchine a fluido - Soluzione - Maturità 2013

Macchine a fluido anno 2013

In un impianto termo-elettrico si ha:

• Produzione di vapore G_v = 20 t/h;
• p_max = 45 bar;
• t_max di surriscaldamento = 623 K;
• Pressione di condensazione = 0,50 bar.

Scelti opportunamente e motivatamente i dati mancanti, il candidato:

1. Illustri le problematiche energetiche e ambientali;
2. Schematizzi l’impianto indicando le trasformazioni termodinamiche nei singoli componenti;
3. Riporti il ciclo ideale sul diagramma T-s;
4. Determini il rendimento del ciclo termodinamico;
5. Determini la potenza disponibile all’asse della turbina.

Punto 1

Tutto quello che abbiamo in più è grazie all’energia. I problemi connessi all’approvvigionamento, la fonte di energia più vicina all’esaurimento, hanno indotto la necessità di sfruttare fonti energetiche rinnovabili ed alternative, nonché il miglioramento dei sistemi di trasformazione dell’energia e non ultimo la necessità di perseguire il risparmio energetico, creando la consapevolezza che l’energia è un bene prezioso, non infinito e quindi da utilizzare con un giusto criterio.

Altro aspetto legato al risparmio energetico è dettato dall’inquinamento ambientale che comporta ormai modificazioni climatiche con conseguenze pericolose per il futuro del pianeta.

L’effetto serra è una conseguenza dell’inquinamento derivato dalle combustioni. La combustione dei combustibili fossili provoca un gas (anidride carbonica) che è il maggiore responsabile dell’effetto serra (altri gas sono metano, clorofluorocarburi). Il fenomeno si può sintetizzare col fatto che questi gas presenti negli strati superiori dell’atmosfera, pur non impedendo alla luce solare di raggiungere la terra, ostacolano la dispersione nello spazio del calore solare riflesso dalla superficie terrestre.

L’utilizzazione dei combustibili fossili, oltre al sopradetto effetto serra, comporta un altro grave problema di sostanze nocive introdotte nell’atmosfera con la combustione. Il traffico con i motori a scoppio e diesel è uno dei maggiori responsabili.

La combustione produce non solo anidride carbonica (CO₂), ma anche ossidi di azoto genericamente indicati con NO_x e anidride solforosa (SO₂) che come conseguenza provocano le piogge acide. I maggiori produttori di queste sostanze sono: il traffico, le aziende ma anche le abitazioni, le industrie e le centrali elettriche a combustibile fossile.