Centrale termoelettrica

{etRating 5}Una centrale termoelettrica a carbone, che fornisce una potenza di 9*10^8 W, utilizza come fluido termodinamico vapore d'acqua surriscaldato immesso nelle turbine alla temperatura di 550°C. La centrale viene raffreddata con acqua di un fiume che entra nell'impianto alla temperatura di 15°C. Per motivi di salvaguardia ambientale l'incremento della temperatura dell'acqua non può essere superiore ai 3 °C. Assumendo che il rendimento della centrale elettrica sia il 60% del massimo rendimento che le leggi della termodinamica consentono, si calcoli:

a) la quantità  di carbone che dev'essere bruciata ogni ora

b) la minima portata del fiume che consente il funzionamento della centrale. (Il potere calorico del carbone è 7500 kcal/kg"

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La potenza può essere espressa come:

(*)

= portata massica di carbone (kg/s)

=potere calorifico del carbone

=rendimento totale

è il rendimento di carnot= [T espresse in K]

=minima temperatura raggiunta dal fluido operante (vapore).

Dato il carattere elementare del problema, si assuma

, dove è la temperatura a cui l'acqua del fiume viene riemessa.

Dai dati si evince che

. (con si intende l'unità  di misura celsius).

è la massima temperatura raggiunta dal vapore (550°C), pertanto il rendimento di carnot risulta essere

e

.

Invertendo la formula (*) si ottiene:

La potenza totale sviluppata è pari a

, o equivalentemente . Il calore che non viene utilizzato per produrre potenza, viene dissipato.

Supponendo che l'acqua del fiume sia l'unico mezzo dissipante, e ricordando che il calore specifico dell'acqua è pari a

, si ottiene:

FINE