Impianti di Conversione energetica

RAFFREDDAMENTO E STOCCAGGIO

A seguito della compressione la T è molto elevata nell'ordine delle centinaia di °C. La T così alta non va bene perché può causare problemi all'impianto sia a causa della densità dell'aria inviata all'utenza ma anche a causa del cambiamento delle condizioni superficiali delle tubazioni che con l'aumento della T sono più soggetti ad ossidazioni (formazione di ruggine) e questa comporta più manutenzione e quindi aumento dei costi di gestione.

Generalmente l'aria viene raffreddata fino a 30°C e stoccata nel serbatoio. A seconda di dove si trova la distribuzione si avrà durante il passaggio dell'aria nelle tubazioni, lo scambio termico. Il vapor d'acqua, se presente in una certa quantità nell'aria, inizia a condensare, per questo motivo sono presenti pozzetti di raccolta dell'acqua, ma anche per garantire il servizio nei periodi di.

manutenzione.In questo modo il vapor d'acqua che entra dal basso nel serbatoio entrando in contatto con le pareti condensa e l'acqua che si ottiene si deposita sul fondo mentre l'aria uscirà dall'alto.

Accensioni e spegnimento troppo frequenti possono portare ad un aumento dei costi dovuti alla fase del transitorio che richiede più energia, ma anche a problemi alla parte meccanica e alla parte delle apparecchiature elettroniche di controllo.

Compressori in serie elaborano la stessa portata ma la pressione viene suddivisa per ciascun compressore (salto di pressione)

Compressori in parallelo danno lo stesso salto di pressione ma elaborano una portata minore in rapporto al numero di compressori in parallelo.

• Manometro: per misurare la pressione interna
• Valvola sicurezza: per sovrapressioni improvvise che potrebbero danneggiare il compressore
• Passo d'uomo: è per l'ispezioni

Bisogna sempre far riferimento alla normativa PED

quando si progetta un impianto a qualsiasi fluido che lavora ad una pressione maggiore di quella atmosferica.

FILTRO ESSICAZIONE

Il vapore contenuto nell'aria umida va ad influire sul funzionamento del compressore (consumi) ma soprattutto sulla qualità dell'aria che arriva alle utenze. A sinistra della campana completamente liquido, mentre a destra completamente gas.

ESSICCATORE

Le pastiglie di essiccante servono da filtro all'aria che salendo condensa, l'acqua per gravità ricade verso il basso ed esce in alto l'aria secca che procede verso un altro filtro per eventuali particelle di olio e acqua. Non si raggiunge mai l'aria completamente secca ma avrà sempre un minimo vapor d'acqua.

LAYOUT D'IMPIANTO (SALA COMPRESSORI)

I filtri sono perdite di carico localizzate per definizione.

Serbatoio d'aria Filtro Filtro Filtro dell'aria Refrigeratore Essiccatore Compressore d'aria

LAYOUT D'IMPIANTO (DISTRIBUZIONE)

Le valvole di

innesto rapido collega l'utenza direttamente all'impianto e la posso sfilare, non serve la valvola di intercettazione che separa la distribuzione principale dalla diramazione.

Le tubazioni scorrono sempre in alto nei grandi impianti mai in basso.

Per l'aria essiccata non è indispensabile avere i pozzetti ma è consigliabile, perché una piccola percentuale di vapore d'acqua è presente ma non crea tutti i problemi che si potrebbero avere con l'aria non essicata.

Il diametro è scelto in funzione della portata per avere una certa velocità dell'aria nelle tubazioni. Le sezioni dei tubi diminuiscono nella distribuzione man mano che l'aria viene distribuita.

La perdita di carica indicata vale per ciascuna tubazione, non è quella totale dell'impianto.

Data Materia Autore 21/05/2021 Impianti di Conversione Energetica Verdecchia Luca

Centri di costo energetico principali di un azienda.

In un azienda sono

Presenti degli impianti che sono comuni a tutti, come l'impianto ad aria compressa e l'impianto per la produzione di vapore e acqua calda. Il generatore di vapore industriale è un insieme di organi che servono a produrre calore e trasferirlo ad un fluido; nella pratica si parla di "caldaia" ma tecnicamente la caldaia è una parte del generatore di vapore, quella in cui avviene la trasformazione del fluido da liquido a vapore.

Partiamo facendo un breve riassunto storico sull'introduzione della caldaia nel mondo dell'industria, soprattutto quando nella rivoluzione industriale veniva usata come vettore energetico principale. All'inizio il generatore di vapore non era altro che un contenitore d'acqua a pressione dentro a cui veniva la combustione (usando la fiamma alimentata a carbone). I fumi erano forzati a correre attorno la caldaia, prima di essere rilasciati.

Nella seconda metà dell'ottocento viene introdotta la caldaia.

A tubi di fumo, in cui i fumi non sono più forzati a lambire il focolare mentre fuoriescono verso il camino, ma vengono indirizzati in fasci tubieri in un percorso che mira ad aumentare lo scambio termico all'interno della caldaia stessa.

Vediamo come si arrivano già ad introdurre con queste caldaie la "potenzialità", la "pressione" e la "superficie di scambio".

Oggi invece (come studiato a macchine e sistemi) abbiamo i generatori di vapore con il seguente schema 1 e li troviamo nelle centrali elettriche, mentre il generatore di vapore industriale è come nella seguente immagine:

La figura a sinistra ci mostra come il generatore risulta essere come funzionamento semplice ma strutturalmente è stata raggiunta una complessità notevole al fine di aumentare i rendimenti.

Ogni caldaia ha un suo proprio tubo giallo, che è quello del metano. Questa scelta è fatta in modo da rendere indipendente ciascuna caldaia.

in modo da renderne autonoma la regolazione e eventualmente la manutenzione. Vediamo ora come si classificano i generatori di vapore: la classificazione viene fatta in base alle condizioni di funzionamento identificato in un range operativo in base a pressione, Volume d'acqua, percorso fumi e pressione in camera di combustione. La scelta del generatore di vapore più adatto a soddisfare le esigenze aziendali deve essere fatta in base alle specifiche di processo che richiedo e NON in base alle specifiche del fornitore di generatori di vapore. Quindi la scelta va fatta principalmente in base a quanto vapore devo produrre a che pressione di esercizio e a che temperatura. Poi ci sono altri parametri come i seguenti a cui prestare attenzione: Soffermandoci sul rendimento, reintroduciamo il rendimento (diretto) già visto a macchine e sistemi energetici. La misurazione del rendimento è una delle attività più monitorate giornalmente in un generatore di vapore, per

Tenerne sotto controllo il funzionamento. Esiste anche il metodo indiretto per determinare il rendimento, più difficile da determinare poiché ha 3 contributi di perdita:

• Perdita per combustione incompleta (ho del materiale incombusto che non ho sfruttato). Oggi questo valore è piccolissimo, meno dell'1%.
• Perdita calore sensibile al camino (differenza tra temperatura entrata/uscita aria).
• Perdita calore disperso dalle pareti.

Globalmente i generatori di vapore hanno un rendimento del 96%, quindi le perdite sono molto contenute.

Osserviamo ora l'ultima versione del generatore di vapore "Cornovaglia". La caldaia è dotata di diversi sportelli di ispezione (uno per ogni giro di fumi). Il surriscaldatore viene usato per minimizzare le perdite durante il trasporto di fluido per tratte non brevi. In questo modo, quando il fluido arriva all'utenza (scambiatore), arriva saturo in modo da massimizzare lo scambio termico. In pratica, lo produco.

surriscaldato per avere perdite minime di scambio termico durante il trasporto, ma in modo tale da farlo arrivare all'utenza in condizioni di fluido saturo. ⁴Data Materia Autore Impianti di Conversione Energetica 25 Maggio 2021 Simonetti Andrea Lezione Esercitazioni sui cicli a vapore e sui cicli turbi gas Ricapitoliamo quello che è stato svolto nella scorsa esercitazione del 11 Maggio. Partendo dal ciclo semplice, che coincide con un ciclo Rankine surriscaldato ed abbiamo valutato e ricostruito tutti i punti del diagramma termodinamico. Come dicevamo nella scorsa lezione il salto entalpico nella pompa è trascurabile e per il calcolo della potenza e del rendimento si considera solo quello della turbina. Ad ogni modo stabiliti i punti del ciclo termodinamico, lo step successivo coincide con la determinazione ciò che lega il lavoro specifico alla potenza dell'impianto, che non è altro che la portata di vapore elaborata. Una volta determinati quindi i puntidel liquido, di raffreddare il vapore e di condensarlo, ottenendo così una maggiore efficienza nel ciclo termodinamico. Il calcolo della portata di combustibile è fondamentale per determinare il rendimento elettrico dell'impianto. Questo calcolo si basa sull'analisi della tabella del fluido e del diagramma di Mollier, che sono stati presentati in modo dettagliato nella lezione precedente. Un dato interessante che si può osservare dalla tabella è che il volume occupato dal liquido è di circa 1 dm^3. Tuttavia, quando il liquido si trasforma in vapore, il volume aumenta notevolmente, il che può portare alla formazione di tappi di vapore. Questo è un fenomeno che vogliamo evitare, utilizzando il subcooling nell'economizzatore. L'ultima variante del ciclo a vapore è quella con spillamento HP (alta pressione) condensatore spillamento. Questo indica la portata di vapore che viene convogliata nel degasatore. Il degasatore ha il compito di miscelare il liquido proveniente dalla pompa con il vapore proveniente dallo spillamento. In questo modo, lo scambiatore a miscela permette di raffreddare il vapore e condensarlo, aumentando l'efficienza complessiva del ciclo termodinamico.delliquido dall'alto verso il basso e la salita del vapore dal basso verso l'alto, al liquido di scaldarsi e al vaporecondensare ma anche di liberare eventuale aria disciolta nel fluido.

• Nella turbina ad Alta pressione (HP) entra una portata pari a 1+m
• Nella turbina a Bassa pressione (LP) entra una portata pari a 1
• La portata spillata verso il degasatore è m 1

Data Materia Autore

Impianti di Conversione Energetica

25 Maggio 2021 Simonetti Andrea

Lezione

Esercitazioni sui cicli a vapore e sui cicli turbi gas

Se andiamo a fare il bilancio energetico, tra l'ingresso e l'uscita del degasatore, che è il punto di congiunzione tra la portata spillata e quella in uscita dalla turbina di bassa pressione, otteniamo che:

Di conseguenza dalla formula inversa otteniamo che m sarà:

Che indica il valore della portata spillata.

Ripartiamo dai dati del ri-surriscaldamento per determinare i parametri che caratterizzano il punto h. La pressione di

Lo spillamento è pari alla pressione.