Domande orale Macchine

Catena dei Rendimenti

m_c LHV | Q | L | L_m | Le | m_el | E_el

• Energia Chimica Primaria
• Calore Ceduto al Fluido
• Lavoro che il Fluido Cede all'Esterno
• Lavoro Effettivo
• Energia Elettrica

• η _c = Rendimento di Combustione
• η _t = Rendimento Termodinamico
• η _m = Rendimento Meccanico
• η _el = Rendimento Elettrico
• η _g = Rendimento Globale

η_c = ^Q/_{mc LHV} ≃ 0.85 ÷ 0.95

η_t = ^L/_Q ≃ 0.30 ÷ 0.50

η_m = ^Le/_L ≃ 0.88 ÷ 0.92

η_el = ^E_el/_Le ≃ 0.9 ÷ 0.95

η_g = ^E_el/_{mc LHV} ≃ 0.25 ÷ 0.45

Consumo Specifico di Combustibile (SFC)

(mc. Ds) = ^{m_c L}/_{ηg LHV}

HV - Potere Calorifico

Quantità di energia chimica di legame presente nel combustibile [kJ/kg]

• HHV: Potere Calorifico Superiore
• Potere calorifico calcolato considerando di reintegrare energia dalla condensazione di vapore (H2O liquido)
• LHV: Potere Calorifico Inferiore
• Potere calorifico calcolato scaricando il vapor d'acqua dunque senza sfruttare il calore latente (H2O vapore)

HHV = LHV + ΔH_vap / (h_in H2O)

ΔH_vap = Calore latente di Vaporizzazione ≃ 530 - 600 Kcal/kg

Quantità di energia richiesta per vaporizzare/condensare 1kg d'acqua / vapore di acqua

CATENA DEI RENDIMENTI

_mc·LHV ^O _ηc ^L _ηt ^L _ηm ^Le _ηe ^E_el

ENERGIA CHIMICA PRIMARIA _O CALORE CEDUTO AL FLUIDO _ηt LAVORO CHE IL FLUIDO CEDE ALL'ESTERNO _ηm LAVORO EFFETTIVO _ηe ENERGIA ELETTRICA

η_c = RENDIMENTO DI COMBUSTIONE

η_t = RENDIMENTO TERMODINAMICO

η_m = RENDIMENTO MECCANICO

η_e = RENDIMENTO ELETTRICO

η_g = RENDIMENTO GLOBALE

mc = ^O/_mc·LHV ~ 0.85÷0.95

η_t = ^L/_O ~ 0.30÷0.50

η_m = ^Le/_L ~ 0.88÷0.92

η_e = ^E_el/_Le ~ 0.94÷0.95

η_g = ^E_el/_mc·LHV ~ 0.25÷0.45

CONSUMO SPECIFICO DI COMBUSTIBILE (SFC)

(^mc/_Eel) = ^mc/_LHV = ¹/_ηgLHV

HV - POTERE CALORIFICO

QUANTITÀ DI ENERGIA CHIMICA DI LEGAME PRESENTE NEL COMBUSTIBILE [KJ/kg]

• HHV: POTERE CALORIFICO SUPERIORE: POTERE CALORIFICO CALCOLATO CONSIDERANDO DI RECUPERARE ENERGIA DALLA CONDENSAZIONE DI VAPORE (H₂O LIQUIDA)
• LHV: POTERE CALORIFICO INFERIORE: POTERE CALORIFICO CALCOLATO SCARICANDO IL VAPOR D’ACQUA UMIDO SENZA SFRUTTARE IL CALORE LATENTE (H₂O VAPORE)

HHV = LHV + ΔH_vap (MI_k² ll_C)

ΔH_vap = CALORE LATENTE DI VAPORIZZAZIONE ~ 530÷600 Kcal/kg

QUANTITÀ DI ENERGIA RICHIESTA PER VAPORIZZARE/CONDENSARE 1 kg D'ACQUA / VAPOR D'ACQUA

COMBUSTIONE

A causa dei costi che sarebbero troppo elevati, non è conveniente utilizzare come comburente l’O2 puro; mantenere per lo più utilizzata più semplicemente aria.

Aria 21%: Ossigeno (O2) 79%: Azoto (N2)

Questi valori percentuali, si esprimono con Xv/concentrazione volumetrica

Xv = V₀ / V

In generale gli idrocarburi possono essere scritti nella forma CnH_m. I più comuni sono

• CH₄: Metano
• C₈H₁₈: Ottano
• C₆H₆: Benzene

Decidiamo di adottare un modello semplificato del processo di combustione che può essere scritto

CnH_m + ₇₉/²¹ O₂ + ₇₉/²¹ N₂

Se è risaputo che la reazione avvenga con aria secca in assenza di vapor d'acqua

CnH_m + 0₂ + ₇₉/²¹ (A) C12 + N2

Una generica reazione di combustione di un idrocarburo può essere schematizzata

CHnH_m combustione nCO₂ + _m/⁴ (Z+4) O₂

Possiamo definire una delle due costanti:

n + 2

Una quantità di aria necessaria e sufficiente per effettuare la combustione è la ponendo d = 1:

CnH_m + (n+ ... ₇₉/²¹ N₂