Impianto a Vapore 5 - Esame Sistemi energetici

T 3

=721,02 /

h kJ Kg

3

=2,0462 /(kg )

s kJ ∙ K

3 3

=0,001115m /kg

v 3 =720,22 /kg

u kJ

3 3

=897,0083 /m

ρ kg

3

4 – Uscita Pompa post Degasatore

La pompa è ritenuta ideale pertanto è lecito considerare costante l’entropia del fluido

=s =s

s

durante la trasformazione: più precisamente . Inoltre, essendo le

4 4 is 3

trasformazioni interne allo scambiatore a superficie isobare ed il flusso diretto poi in ¯¿

p=125

caldaia, il livello di pressurizzazione imposto dalla pompa deve essere pari a .

Le due proprietà termodinamiche consentono di definire completamente lo stato.

¯¿

=125

p 4

=0

x 4 ℃

=171,94

T 4

=734,11 /

h kJ Kg

4 =2,0462 / (kg

s kJ ∙ K)

4 3

=0,001108 /kg

v m

4 =720,26 /kg

u kJ

4 3

=902,7101

ρ kg/m

4

Dopo la compressione il flusso entra nello scambiatore nelle condizioni di liquido

sottoraffreddato.

20 – Uscita Economizzatore (ECO) / Ingresso Evaporatore (EVA)

All’uscita dell’economizzatore il flusso entra nell’evaporatore in condizioni di liquido saturo,

¯¿

p=125

con pressione di esercizio e titolo nullo.

¯

=125 ¿

p 20

=0

x 20 =327,82℃

T 20

=1511,46 /kg

h kJ

20

=3,5289 /(kg )

s kJ ∙ K

20 3

=0,001546 /kg

v m

20 =1492,22 /kg

u kJ

20 3

=646,759 /m

ρ kg

20

All’uscita dell’economizzatore (ECO) inizia il passaggio di fase a temperatura costante.

5 – Uscita Evaporatore (EVA) / Ingresso Surriscaldatore (SH)

In uscita dall’evaporatore si ha vapore saturo con titolo unitario alla pressione di esercizio

in caldaia:

¯

=125 ¿

p

5

=1

x 5 =327,82℃

T 5

=2674,49 /kg

h kJ

5

=5,4642 /(kg )

s kJ ∙ K

5 3

=0,013502m /kg

v 5 =2505,79 /kg

u kJ

5 3

=74,0637 /m

ρ kg

5

6 – Uscita Surriscaldatore (SH) / Ingresso Turbina HP

All’uscita del surriscaldatore si ha vapore surriscaldato, ossia ad una temperatura

superiore a quella di saturazione a cui avviene il passaggio di fase, pronto ad essere

elaborato nella turbina ad alta pressione. Lo stato è completamente determinabile grazie

alla pressione, pari a quella in esercizio in caldaia, e alla temperatura.

¯¿

=125

p 6

=1

x 6 ℃

=550

T 6

=3476,55 /kg

h kJ

6

=6,6317 /(kg

s kJ ∙ K)

6 3

=0,028033 /

v m kg

6 =3126,13 /kg

u kJ

6 3

=35,6717

ρ kg/m

6

8 – 10 – Uscita Turbina HP ¯¿

p=40

Allo scarico della turbina ad alta pressione, parte della portata viene spillata a

ed inviata allo scambiatore di calore. Tramite il rendimento si può inoltre dedurre l’entalpia

di uscita. Le due proprietà termodinamiche sono sufficienti per determinare lo stato del

fluido. ¯¿

=40

p 10 =s =6,6317 /( )

s kJ kg ∙ K

10 is 6

=3123,16 /kg

h kJ

10 is

=3476,55 /kg

h kJ

6 ( )

=η + =3169,1007 /kg

h h 1−η h kJ

10 THP 10 is THP 6

Adesso è possibile determinare le altre proprietà entrando nel calcolatore con i valori noti

di pressione ed entalpia.

¯¿

=40

p 10

=1

x 10 =380,99℃

T 10

=3169,1007 /kg

h kJ

10

=6,703 /(kg )

s kJ ∙ K

10 3

=0,070839m /kg

v 10 =2885,74 /

u kJ Kg

10 3

=14,1166

ρ kg/m

10

Ovviamente la frazione di portata inviata alla turbina di media pressione risulta avere le

stesse proprietà.

¯¿

=40

p 8

=1

x 8 ℃

=380,99

T 8

=3169,1007 /kg

h kJ

8

=6,703 /( )

s kJ kg ∙ K

8 3

=0,070839 /kg

v m

8 =2885,74 /kg

u kJ

8 3

=14,1166 /m

ρ kg

8

Il flusso allo scarico dell’alta pressione risulta essere vapore surriscaldato.

Facilmente si può determinare la potenza specifica fornita alla turbina ad alta pressione,

=h −h =307,4493 /kg

l kJ

ossia la potenza per unità di portata: .

THP 6 8

9 – 18 – Uscita Turbina MP ¯¿

p=8

Allo scarico della turbina a media pressione, parte della portata viene spillata a

ed inviata degasatore. Tramite il rendimento si può inoltre dedurre l’entalpia di uscita. Le

due proprietà termodinamiche sono sufficienti per determinare lo stato del fluido.

¯¿

=8

p 18 =s =6,703 /( )

s kJ kg ∙ K

18 is 8

=2786,85 /kg

h kJ

18 is

=3169,1007 /kg

h kJ

8 ( )

=η + =2832,720084 /kg

h h 1−η h kJ

18 TMP 18 is TMP 8

Adesso è possibile determinare le altre proprietà entrando nel calcolatore con i valori noti

di pressione ed entalpia.

¯¿

=8

p 18

=1

x 18 ℃

=196,95

T 18

=2832,720084 /kg

h kJ

18

=6,8026 /(kg )

s kJ ∙ K

18 3

=0,258817 /kg

v m

18 =2625,66 /kg

u kJ

18 3

=3,8637 /m

ρ kg

18

Ovviamente la frazione di portata inviata alla turbina di bassa pressione risulta avere le

stesse proprietà.

¯¿

=8

p 9

=1

x 9 ℃

=196,95

T 9

=2832,720084 /kg

h kJ

9

=6,8026 / (kg

s kJ ∙ K)

9 3

=0,258817 /

v m kg

9 =2625,66 /kg

u kJ

9 3

=3,8637

ρ kg/m

9

Il flusso allo scarico dell’alta pressione risulta essere vapore surriscaldato.

14 – 19 – Uscita Turbina LP (I)

Allo scarico della prima turbina a bassa pressione, parte della portata viene spillata a

¯

¿

p=1 ed inviata al secondo scambiatore rigenerativo a superficie. Tramite il

rendimento si può inoltre dedurre l’entalpia di uscita. Le due proprietà termodinamiche

sono sufficienti per determinare lo stato del fluido.

¯

=1 ¿

p

14 =s =6,8026 /( )

s kJ kg ∙ K

14 is 9

=2467,62 /kg

h kJ

14 is

=2832,720084 /kg

h kJ

9 ( )

=η + =2507,781009 /kg

h h 1−η h kJ

14 TLP 14 is TLP 9

Adesso è possibile determinare le altre proprietà entrando nel calcolatore con i valori noti

di pressione ed entalpia.

¯

=1 ¿

p

14

=0,926

x 14 =99,61℃

T 14

=2507,781009kJ /kg

h 14

=6,9103 /(kg )

s kJ ∙ K

14 3

=1,568658m /kg

v 14 =2350,92 /kg

u kJ

14 3

=0,6375 /m

ρ kg

14

Ovviamente la frazione di portata inviata alla seconda turbina di bassa pressione risulta

avere le stesse proprietà.

¯¿

=1

p 19

=0,926

x 19 =99,61℃

T 19

=2507,781009 /kg

h kJ

19

=6,9103 /(kg )

s kJ ∙ K

19 3

=1,568658 /kg

v m

19 =2350,92 /kg

u kJ

19 3

=0,6375 /m

ρ kg

19

Il flusso allo scarico della prima turbina a bassa pressione risulta essere bifase.

7 – Uscita Turbina LP (II)

Allo scarico della seconda turbina a bassa pressione sono note due proprietà: l’entalpia,

¯¿

0,05

deducibile ancora una volta tramite il rendimento, e la pressione, pari a

coincidente con quella in esercizio nel condensatore.

¯¿

=0,05

p 7 =s =6,9103 /(kg )

s kJ ∙ K

7 is 19

=2106,74 /kg

h kJ

7 is

=2507,781009 /kg

h kJ

19 ( )

=η + =2150,854511 /

h h 1−η h kJ kg

7 TLP 7 is TLP 19

Adesso è possibile determinare le altre proprietà entrando nel calcolatore con i valori noti

di pressione ed entalpia.

¯¿

=0,05

p 7

=0,8308

x 7 ℃

=32,88

T 7

=2150,854511 /kg

h kJ

7

=7,0544 /(kg

s kJ ∙ K)

7 3

=23,418062m /kg

v 7 =2625,66 /kg

u kJ

7 3

=0,0427

ρ kg/m

7

Il fluido in uscita dalla seconda turbina a bassa pressione è bifase e completa il processo

di trasformazione a liquido saturo nel condensatore.

Scambiatore Rigenerativo a Superficie “A”

Le trasformazioni che avvengono all’interno dello scambiatore sono isobare. Vengono

inoltre forniti i seguenti dati:

=T +

T DT

12 sat steam sat

=T −DT

T 11 sat steam sr

T

con temperatura di saturazione del fluido condensante alla pressione di

sat steam

esercizio: per determinarla basterà entrare nel calcolatore con la pressione relativo al

¯¿

p=40

flusso in esame pari a e titolo nullo. Ricordando che nell’alta pressione

=2℃ =5℃

DT DT

e :

sat sr

℃

=250,36

T sat steam ℃

=252,36

T 12 ℃

=245,36

T 11

Le condizioni di uscita di entrambi i flussi, fisicamente separati all’interno dello

scambiatore, sono determinate grazie a pressione e temperatura.

¯

=40 ¿

p

11

=0

x 11 ℃

=245,36

T 11

=1063,23 /kg

h kJ

11

=2,7502kJ /( )

s kg ∙ K

11 3

=0,001241 /kg

v m

11 =1058,27 /kg

u kJ

11 3

=806,064 /m

ρ kg

11 ¯¿

=125

p 12

=0

x 12 ℃

=252,36

T 12

=1097,1 /kg

h kJ

12

=2,7949 /(kg )

s kJ ∙ K

12 3

=0,001242 /kg

v m

12 =1081,58 /kg

u kJ

12 3

=804,9147 /m

ρ kg

12

Entrambi i flussi fuoriescono dallo scambiatore nelle condizioni di liquido sottoraffreddato.

Scambiatore Rigenerativo a Superficie “B”

Le trasformazioni che avvengono all’interno dello scambiatore sono isobare. Vengono

inoltre forniti i seguenti dati:

=T +

T DT

21 sat steam sat

=T −DT

T 15 sat steam sr

T

con temperatura di saturazione del fluido condensante alla pressione di

sat steam

esercizio: per determinarla basterà entrare nel calcolatore con la pressione relativo al

¯¿

p=1

flusso in esame pari a e titolo nullo. =0℃ =5℃

DT DT

Ricordando che nella bassa pressione e :

sat sr

=99,61℃

T sat steam

=99,61℃

T 21 =94,61℃

T 15

Le condizioni di uscita di entrambi i flussi, fisicamente separati all’interno dello

scambiatore, sono determinate grazie a pressione e temperatura.

¯

=8 ¿

p 21

=0

x 21 =99,61℃

T 21

=417,98 /

h kJ kg

21

=1,3021 /(kg

s kJ ∙ K)

21 3

=0,001043 /kg

v m

21 =417,15 /kg