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Sistemi energetici

COMPRESSORE

TURBINA

m = gCA

CONDIZIONI STAZIONARIE → m = cost

g1C1A1 = g2C2A2 (C1 ≠ C2) → g1A1 = g2A2

A1/A2 = p2/p1 > 1

COMPRESSORE

A1/A2 = p2/p1 < 1

TURBINA

COMPRESSIONE

p2/p1 = β > 1

T2 > T2iso

COMPRESSIONE ISOENTROPICA:

T2iso/T1 = (p2/p1)κ-1/κ

κ = CP/CV

COMPRESSIONE POLITROPICA:

(reversibile)

Fluido ideale: cP, cv costanti , R = cP - cv = cost

Fluido perfetto: cP = cP(T), cv = cv(T) , R = cost

Fluido reale: cP = cP(T,P), cv = cv(T,P), R = R(T,P)

eq generalizzata del moto dei fluidi in forma termica:

cdc + gdz + dh = dq - dL

LR = h1 - h2 (lavoro reale)

Lc = h2 - h1 (lavoro specifico di compressione)

dh = cp dT

se il fluido è ideale (cp: cost):

Lc = cP(T2 - T1)

Se il fluido non è ideale:

COMPRESSIONE STEP BY STEP

β = P2 / P1

viene utilizzato per determinare HHV

HHV -> energia termica rilasciata da 1 kg di FUEL

Q̇ = ṁfuel HHV - ṁH2O cL (TU - TI)

ṁH2O viene variata in modo tale da avere:

TB = TA = Tfuel

LHV non tiene conto dell'energia rilasciata dalla condensazione dei fumi

r calore rilasciato dalla condensazione dei fumi per Kg di H2O

dipende dalla pressione parziale di H2O, la quale dipende dalla quantità presente nel FUEL.

Viene generalmente assunto:

r = 2500 kJ/Kg

H2 + 1/2 O2 → H2O

2 kg H2 + 16 kg O2 → 18 kg H2O

XH H2 + 8XH O2 → 9XH H2O

9XH → quantità di acqua rilasciata per Kg di FUEL

HHV = LHV + r 9XH

HHV = ṁH2O cL (TU - TI)

via sperimentale

Lu = Ltot / ṁ0

Lu -> lavoro utile

tiene conto del lavoro termodinamico ottenibile da compressione ed espansione, al netto del lavoro perso negli ausiliari e nell'albero

Lu = (1 + 1/λ) (h3 - h2) - (h2 - h1)

Dal bilancio energetico in c.c.

ηcc ṁfuel LHV = (ṁa + ṁfuel) Δh3 - ṁa Δh2 - ṁfuel ΔhFUEL

qi: ➔ calore netto ottenuto in c.c. per unità di massa d'aria

qi = ((ṁa + ṁfuel) Δh3 - ṁa Δh2 - ṁfuel ΔhFUEL) / ṁa = (1 + 1/λ) Δh3 - Δh2 - 1/λ ΔhFUEL

ηcc ṁfuel LHV = qi ṁa

F = ṁfuel LHV

potenza termica massima disponibile dal combustibile

F = (qi ṁa) / ηcc

γtot ➔ rendimento totale

γtot = Ptot / F = Ltot / qi ṁa ηcc = Lu / 9: = γth γ0 ηcc

γth = Lu / qi= (1 + λ) (h3 - hu) - (h2 - h1) / (1 + 1/λ) Δh3 - 1/λ ΔhFUEL - Δh2

γth ➔ rendimento termodinamico

γ0 ➔ γ0 ≃ 0.95 , ηcc ≃ 0,98 , γth ≃ 0,4 ➔ γtot ≃ 0,33 ÷ 0,35

ηth,id =

      T3 (1 - 1/βk-1/k εpc) - T1 (βk-1/k/εpc - 1)

  ηpc      T3 - T1                k-1/k

Se  ηpe = εpc = 1    (ciclo isoentropico)

ηth,id =

    T3 (1 - 1/βk-1/k) - T1 (βk-1/k - 1)

        T3 - T1               k-1/k

qi = ∫2150⁞3 dh = ∫2150⁞3 dq = ∫2150⁞3 T ds

ηth,id =

      T3βk-1/k - T1 (βk-1/k - 1) - T1 (βk-1/k - 1)

        T3 - T1              k-1/k

      = (⁞ T3 ⁞ -                              T1) (βk-1/k - 1)

          βk-1/k                       k-1/k (T3⁞ βk-1/k  -      T1)

                                  = 1 - 1/βk-1/k

ηth,id = 0 se β = 1

ηth,id⁣↑   se β∣↑ 

Dettagli
Publisher
delpiccolol
A.A. 2022-2023
20 pagine
SSD Ingegneria industriale e dell'informazione ING-IND/33 Sistemi elettrici per l'energia
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher delpiccolol di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Sistemi energetici e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Bologna o del prof Peretto Antonio.