Fisica Tecnica - Lezioni Teoriche 12-13-14

Rigenerazione ciclo Joule-Brayton

Ciclo Joule-Brayton: η = -W / Q_H Prendo il fluido al punto 4 e lo porto a contatto termico con quello a punto 2 Q_4¹ = Q_2² Ora Q_H = (h₃ - h₂) = c^s (T₃ - T₂) T_1' < T₄ lo risparmio meglio.

Rendimento di rigenerazione

E_rig = (T_1' - T₂) / (T₄ - T₂) ≤ 1. Maggiore è E_rig maggiore è M. E_rig → Ericsson, Stirling.

Ciclo Rankine

La 1-2 non posso farla con un compressore perché sono in zona bifase, allora mi sposto nella zona solo liquida e utilizzo una pompa. Rendimiento: ^Q_C/_QH = Q₄₁ = h^*₁ - h^*₄^*Q_H = Q₂₃ = ^{∫₃ TdS}/_∫2Q_C = T_C(x₂* - x₁*).

Q_H = T_H(x₃* - x₂*). y = 1 + ^Q_C/_QH = 1 + ^{T_C(x₂*-x₁*)}/_TH(x3*-x2*) = 1 - ^T_C/_TH. Se T_C→y↑ T_H→y↓ per aumentare il rendimento.

Cerco di aumentare il rendimento pressurizzando a pressioni superiori ottengo un nuovo ciclo. Così, ho aumento la pressione, il G₂* è spostato a sinistra → Ho più liquido.

Ciclo Rankine surriscaldato

Cerco di andare oltre fino al vapore uscendo dalla curva ⇒ Aggiungo uno scambiatore T₂₅>T₂₃ (delle turbine). Sfruttando Rankine surriscaldato posso ottenere altre rese (semplice o saturo). Surriscaldo ulteriormente in turbina mi fermo a una pressione intermedia tra 5 e 6, surriscaldo ulteriormente T_{25 + 28} > T_2-5 se sono a destra fuori dalle zone coloro e regolo turbina e altro di fuori per surriscaldare.

Effetti reversibilità

Pompa: W_isp, W_reale, W_reale = W_isd. La girante reale assorbe più lavoro per realizzare il ciclo. Una turbina invece M_is,T = W_reale con delle macchine (ideali) J-B non viene usato perché:

1. Supponiamo J-B.

Lavoro assorbito = 800, lavoro prodotto = 1000 con delle macchine (reali) con η_C = 0.9, W_C reale = 880, W_T = 800. Il ciclo a vapore è meno costoso perché necessita di meno lavoro per coprire il lavoro e quindi produce più lavoro anche se il rendimento non è ideale. Per il ciclo Rankine evitare altri modi: ciclo con distillato metodo.

Cicli inversi (frigoriferi)

Carnot inverso: E_f = Q_C / W. Q_H = ∫₃⁴ δQ = ∫₃⁴ q_H - q_C. Q_C = ∫₄³ δQ = ∫₄³ t₃* - T₂ t₂ (x* - x) T₃ (x* - x).

E_ideale = T_C / T_H - T_C E_f. E_f, fCicli a gas inverso 12 estraggo calore dalla sorgente fredda 23 lo porto a temperatura superiore con un compressore.

Turbina che recupera parte di lavoro sotto un compressore ottenuto da altro W = Q_c - Q_H. C_p = C_p Q_H = Q₂₄ = C_p *(T₃ - T₄) - C_p *(T₂ - T₁)(T₂ - T₁). Anche pressioni e volumi η_f = T_C = (T₃ - T₂) ideale sorelle T_C T_H - T_C.

Cicli frigoriferi

Ciclo frigorifero a vapore: Non viene perduto dovrei comprimere anche del liquido e non fa bene al compressore. Tra scambieri (tubazioni isolate) che aiutano a diminuire le pressioni senza le tubazioni scaldano e scambio con locali vicini. Valvola di laminazione serve a far scendere la pressione e tornare al liquido. Tra scambieri (tubazioni isolate) che aiutano a diminuire le pressioni scendo al liquido per tornare a liquido e scambio con locali vicini.

Sistema aperto senza scambio di calore e di lavoro quasi costante. Scambio calore 1-2, lavoro 2-3, 3-4 turbo isocentropica (differenza velocità ad ingresso e uscita nulla). h₇ = h₈, q = m (h₂ - h₁), w = m (h₃ - h₂), q = m (h₄ - h₃).

Viene usato un diagramma di stato apposto p-h. E = Q_c / W = (h₂ - h₁ / h₃ - h₂) log(P) isocorica S=cost P_MAX P_MIN lavoro h₂-h₁ = calore estratto 2 e 4 le ricavo perché... con la curva limite... isentropiche (2-3) e poi 4-1 isot...

In uno scambiatore reale cambio il punto 3: h₃-h₂ = h₃-h₂... Riporto tutto sul diagramma ln(P) ln(P)-h DS=cost P_MAX P_MIN h₃ h₂.

Psicometria

Aria umida: N₂ + O₂ + gas + H₂O vap 78% 20% non subiscono transizione di fase nella nostra condizione. Aria secca 28,8 kJ/kg_umido + H₂O vap.

Aria umida: 18 kJ/kg_umido recipitate di → condensa: BIFASE e BICOMPONENTE lo gas lo consideriamo come gas perfetto lo fase condensata la considero incomprimibile separiamo da solo fase condensata no. Completo da solo H₂O. Cosí diciamo che solo quello subisce transizione di fase per definire la frazione molare del vapore introduco le pressioni parziali: P_v = N_v RT/V, P_a = N_a RT/V.

Pressione totale: P_T = P_v + P_a = N_v RT/V + N_a RT/V = N_T (RT/V) → N_v + N_a. P_v/P_TOT = N_v RT/V / N_T RT/V = x_v x_v · P_T = P_v.

Legge di Dalton

• Solo fase aeriforme STATO OMOGENEO: m_H2O = m_vapore.
• Fase aeriforme + condensato STATO ETEROGENEO: m_H2O = m_v + m_cond.

L'umidità assoluta è definita per entrambi gli stati X = ^m_H2O/_mas → aria secca. Pressione vapore acqueo.