Impianto a Vapore 1 - Esame Sistemi energetici

Esame sistemi energetici: impianto a vapore

Un impianto a vapore presenta uno scambiatore rigenerativo a superficie (℃, ℃¿=5DTU DTI=40), alimentato da uno spillamento che viene estratto alla pressione di 5000 kPa dalla turbina HP. La pressione al condensatore è pari a 5 kPa, mentre quella in caldaia è pari a 20000 kPa. Dopo il surriscaldatore, si ha una temperatura di 600 ℃. Il rendimento della turbina ad alta pressione è pari a 0,90, mentre quello della turbina a bassa pressione è pari a 0,92, e le pompe possono essere ritenute ideali. Sapendo che si ha una portata al condensatore di 100 kg/s e che questo presenta un range di 10 ℃, viene richiesto il calcolo dei punti del ciclo, il rendimento del sistema (diretto e indiretto), il grado di rigenerazione e la portata di refrigerante necessaria.

1 – Uscita condensatore

All’uscita del condensatore si ha liquido allo stato di saturazione, ossia con titolo nullo. Nota inoltre la pressione di esercizio, è possibile definire completamente lo stato termodinamico del fluido. Entrando nel calcolatore con i valori ℃=0,05 e p=0,05 si ottengono tutte le altre grandezze di interesse.

7 – Uscita pompa di alimentazione

Il lavoro di compressione della pompa di alimentazione viene considerato ideale: si può pertanto supporre la trasformazione isentropica. Lo stato termodinamico del fluido in uscita è perciò completamente determinabile grazie a pressione ed entropia. Nel caso in questione, la pressione sarà identica a quella in caldaia, dal momento che sia la miscelazione (congiunzione degli stati 9 e 11), sia i processi di scambio termico che avvengono entro lo scambiatore sono isobari. L’entropia coincide inoltre con quella a monte della pompa.

In uscita dalla pompa, il fluido si trova nella condizione di liquido sottoraffreddato, ossia a una temperatura inferiore a quella di saturazione a cui avviene il passaggio di fase.

3 – Uscita surriscaldatore / Entrata turbina HP

La temperatura e la pressione in uscita dal surriscaldatore sono note ed è pertanto possibile definire completamente lo stato del fluido entrando nel calcolatore con ℃=600 e p=200. Ovviamente tale stato termodinamico coincide con quello in ingresso alla turbina HP.

In uscita dal surriscaldatore, il fluido si trova nella condizione di vapore surriscaldato, ossia a una temperatura superiore a quella di saturazione a cui avviene il passaggio di fase.

4 – 5 – Uscita turbina HP

La pressione di uscita dalla turbina HP è nota e pari a 50 ma occorre determinare un’altra proprietà per poter definire completamente lo stato del fluido. Si ricorre pertanto al concetto di rendimento. L’entalpia isentropica di uscita è valutabile entrando nel calcolatore con tale valore di pressione ed entropia pari a /(kgs=6,5077 kJ ∙ K).