Impianto a Vapore 7 - Esame Sistemi energetici

T T T

, essendo e rispettivamente la

condensed steam sat steam sr feedwater out condensed steam

temperatura di uscita dallo scambiatore dell’acqua di alimentazione e del vapore

T

condensato, e la temperatura di saturazione del vapore che condensa alla

sat steam /s

200 kg

pressione di esercizio. Sapendo che la portata al condensatore è pari a e che

℃

10

il suo Range è pari a , si richiede 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

¯¿

p=0,05 x=0

termodinamico del fluido. Entrando nel calcolatore con i valori e si

ottengono tutte le altre grandezze di interesse.

¯

=0,05 ¿

p 1

=0

x 1 =32,88℃

T 1

=137,77 /kg

h kJ

1

=0,4765 /( )

s kJ kg ∙ K

1 3

=0,001005m /kg

v 1 =137,84 /kg

u kJ

1 3

=994,7004

ρ kg/m

1

2 – Uscita Pompa post Condensatore

Essendo le trasformazioni interne agli scambiatori isobare, il livello di pressurizzazione

imposto dalla pompa deve essere pari a quelli in esercizio nel degasatore, il quale viene

inoltre alimentato dalla prima portata spillata alla media pressione e dai drenaggi dei

preriscaldatori dell’alta pressione. Potendo inoltre considerare il lavoro di compressione

¯¿

p=2

isentropico, è facile dedurre lo stato termodinamico tramite i valori di pressione e

=s

s=s

di entropia .

2 is 1

¯¿

=2

p 2

=0

x 2 =32,9℃

T 2

=138,02 /kg

h kJ

2

=0,4765 /( )

s kJ kg ∙ K

2 3

=0,001005 /kg

v m

2 =137,82 /kg

u kJ

2 3

=994,7867

ρ kg/m

2

A compressione avvenuta il flusso risulta nelle condizioni di liquido sottoraffreddato.

5 – Uscita Degasatore

All’uscita del degasatore si ha liquido saturo alla stessa pressione delle portate in

ingresso, pertanto è possibile dedurre le altre proprietà.

¯

=2 ¿

p 5

=0

x 5 =120,21℃

T 5

=504,68 /kg

h kJ

5

=1,5302 /(kg )

s kJ ∙ K

5 3

=0,001061m /kg

v 5 =504,52 /kg

u kJ

5 3

=942,9267

ρ kg/m

5

6 – Uscita Pompa post Degasatore

La pompa viene ritenuta ideale ed impone la pressione in esercizio all’interno della

caldaia, essendo le trasformazioni interne ai preriscaldatori isobare. Sarà quindi sufficiente

¯¿

p=125

valutare le caratteristiche del flusso tramite i valori di pressione e di entropia

=s

s=s .

6 is 5

¯¿

=125

p 6

=0

x 6 ℃

=121,25

T 6

=517,74 /kg

h kJ

6

=1,5302 /(kg )

s kJ ∙ K

6 3

=0,001055 /

v m kg

6 =504,56 /kg

u kJ

6 3

=948,155

ρ kg/m

6

A compressione avvenuta, il fluido risulta nelle condizioni di liquido sottoraffreddato.

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

All’uscita dell’economizzatore si ha liquido saturo pronto per il passaggio di fase che

avviene nell’evaporatore. Essendo inoltre gli scambi termici interni alla caldaia isobari si

¯

¿

p=125

ha inoltre una pressione pari a .

¯¿

=125

p 9

=0

x 9 =327,82℃

T 9

=1511,46 /kg

h kJ

9

=3,5289 /( )

s kJ kg ∙ K

9 3

=0,001546 /

v m kg

9 =1492,22 /kg

u kJ

9 3

=646,759kg /m

ρ 9

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

All’uscita dell’evaporatore si ha vapore saturo pronto ad esser surriscaldato prima

dell’ingresso in turbina. Pertanto, il flusso in ingresso al surriscaldatore ha titolo unitario ed

un livello di pressurizzazione pari a quello in esercizio in caldaia.

¯

=125 ¿

p

10

=1

x 10 =327,82℃

T 10

=2674,49 /kg

h kJ

10

=5,4642 /(kg )

s kJ ∙ K

10 3

=0,013502m /kg

v 10 =2505,79 /kg

u kJ

10 3

=74,0637 /m

ρ kg

10

11 – Uscita Surriscaldatore (SH) / Ingresso Turbina HP ℃

600

In ingresso all’alta pressione sono note sia la temperatura del fluido, pari a , sia

¯¿

180

la sua pressione, pari a , essendo il processo di riscaldamento interno alla caldaia

isobaro: tale flusso è nelle condizioni di vapore surriscaldato.

¯¿

=125

p 11

=1

x 11 ℃

=600

T 11

=3604,77 /kg

h kJ

11

=6,7829 /(kg

s kJ ∙ K)

11 3

=0,030305 /kg

v m

11 =3225,95 /kg

u kJ

11 3

=32,9974 /m

ρ kg

11

15 – Ingresso Spillamento al Preriscaldatore “A”

Le proprietà della portata spillata e diretta allo scambiatore rigenerativo a superficie “A”

¯

¿

80

possono essere dedotte tramite la pressione nota di ed entalpia ricavabile tramite

la definizione di rendimento.

¯

=80 ¿

p 15 =s =6,7829 /( )

s kJ kg ∙ K

15 is 11

=3443,57 /kg

h kJ

15 is

=3604,77 /kg

h kJ

11 ( )

=η + =3456,466 /kg

h h 1−η h kJ

15 THP 15is THP 11

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

di pressione ed entalpia.

¯¿

=80

p 15

=1

x 15 ℃

=523,19

T 15

=3456,466 /kg

h kJ

15

=6,7991 /(kg )

s kJ ∙ K

15 3

=0,043365 /kg

v m

15 =3109,55 /

u kJ Kg

15 3

=23,0603 /m

ρ kg

15

La portata spillata all’alta pressione risulta vapore surriscaldato.

12 – Uscita Turbina HP / Ingresso Turbina MP

Le proprietà all’uscita della turbina ad alta pressione possono essere dedotte tramite la

¯¿

60

pressione nota di ed entalpia ricavabile tramite la definizione di rendimento.

¯

=60 ¿

p 12 =s =6,7991 /( )

s kJ kg ∙ K

12is 15

=3359,68 /

h kJ kg

12 is

=3456,466 /kg

h kJ

15 ( )

=η + =3367,42288 /kg

h h 1−η h kJ

12 THP 12is THP 15

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

di pressione ed entalpia.

¯¿

=60

p 12

=1

x 12 ℃

=476,76

T 12

=3367,42288 /kg

h kJ

12

=6,8094 /(kg )

s kJ ∙ K

12 3

=0,054601 /kg

v m

12 =3039,82 /Kg

u kJ

12 3

=18,3146 /m

ρ kg

12

La portata in uscita dall’alta pressione risulta vapore surriscaldato.

18 – Ingresso Spillamento al Preriscaldatore “B”

Le proprietà della portata spillata e diretta allo scambiatore rigenerativo a superficie “B”

¯

¿

8

possono essere dedotte tramite la pressione nota di ed entalpia ricavabile tramite la

definizione di rendimento.

¯

=8 ¿

p 18 =s =6,8094 /(kg )

s kJ ∙ K

18 is 12

=2835,88 /kg

h kJ

18 is

=3367,42288 /kg

h kJ

12 ( )

=η + =2889,034288kJ /kg

h h 1−η h

18 TMP 18 is TMP 12

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

di pressione ed entalpia.

¯

=8 ¿

p 18

=1

x 18 =221,83℃

T 18

=2889,034288 /kg

h kJ

18

=6,9194 /(kg )

s kJ ∙ K

18 3

=0,275228m /kg

v 18 =2668,85 /

u kJ Kg

18 3

=3,6333 /m

ρ kg

18

La portata spillata alla media pressione risulta vapore surriscaldato.

13 – Uscita Turbina MP / Ingresso Turbina LP

Le proprietà all’uscita della turbina ad alta pressione possono essere dedotte tramite la

¯¿

6

pressione nota di ed entalpia ricavabile tramite la definizione di rendimento.

¯¿

=6

p 13 =s =6,9194 /(kg )

s kJ ∙ K

13 is 18

=2827,75 /kg

h kJ

13 is

=2889,034288 /kg

h kJ

18 ( )

=η + =2833,878429kJ /kg

h h 1−η h

13 TMP 13 is TMP 18

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

di pressione ed entalpia.

¯¿

=6

p 13

=1

x 13 ℃

=192,39

T 13

=2833,878429 /kg

h kJ

13

=6,9326 /(kg )

s kJ ∙ K

13 3

=0,345568 /kg

v m

13 =2626,53 /

u kJ Kg

13 3

=2,8938 /m

ρ kg

13

La portata in uscita dalla media pressione ed entrante nella bassa pressione risulta vapore

surriscaldato.

27 – Ingresso Spillamento al Degasatore

Lo stato termodinamico è completamente deducibile tramite la pressione in esercizio

¯¿

2

all’interno del degasatore, pari , ed entalpia ricavabile tramite la definizione di

rendimento.

¯

=2 ¿

p

27 =s =6,9326 /(kg )

s kJ ∙ K

27 is 13

=2629,83 /kg

h kJ

27 is

=2833,878429 /kg

h kJ

13 ( )

=η + =2646,153874 /kg

h h 1−η h kJ

27 TLP 27 is TLP 13

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

di pressione ed entalpia.

¯

=2 ¿

p

27

=0,9727

x 27 =120,21℃

T 27

=2646,153874 /kg

h kJ

27

=6,9741 /(kg )

s kJ ∙ K

27 3

=0,861589m /kg

v 27 =2473,84 /Kg

u kJ

27 3

=1,1606 /m

ρ kg

27

La portata spillata in ingresso al degasatore risulta bifase.

21 – Ingresso Spillamento al Preriscaldatore “C”

Le proprietà della portata spillata e diretta allo scambiatore rigenerativo a superficie “C”

¯¿

1

possono essere dedotte tramite la pressione nota di ed entalpia ricavabile tramite la

definizione di rendimento.

¯¿

=1

p 21 =s =6,9741 /(kg

s kJ ∙ K)

21is 27

=2531,55 /kg

h kJ

21 is

=2646,153874 /kg

h kJ

27 ( )

=η + =2540,71831 /

h h 1−η h kJ kg

21 TLP 21 is TLP 27

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

di pressione ed entalpia.

¯¿

=1

p 21

=0,9405

x 21 =99,61℃

T 21

=2540,71831 /kg

h kJ

21

=6,9987 /(kg )

s kJ ∙ K

21 3