Sistemi energetici (Peretto) 2020/2021
Impianti (parte 1)
Calorimetro
Fisso: Tfuel = 25°C = T0. Voglio Tfumi = T0 → Tfumi = Tfuel. Devo agire sulla valvola di regolazione di portata dell’acqua.
Equazione di bilancio lato acqua
Q̇ = H2O·C·(Tu - Ti) == fuel·HHV
Potere calorifico superiore
Pfumi = 1 bar, pressione parziale acqua = 0,05/0,08 bar. Temperatura di vaporizzazione alla pressione parziale TvH2O = 30/45 °C. Tfumi > 90/100°C, altrimenti dispersione di inquinanti troppo concentrata per legge.
Nota: HHV, come trovo LHV?
H2 + 1/2 O2 → H2O
1 kg H2 + 8 kg O2 → 9 kg H2O
xn kg H2 + 8 xn kg O2 → 9 xn kg H2O
kJ → 9 xn·r con r = 2500 kJ/kg H2O
LHV = HHV - 9xn·r
Sistemi energetici (Peretto) 2020/2021
Impianti (parte 1)
Calorimetro
Fisso: Tfuel = 25°C = T0. Voglio Tfumi = T0 → Tfumi = Tfuel. Devo agire sulla valvola di regolazione di portata dell’acqua.
Equazione di bilancio lato acqua
Q̇ = ṁH2O · C · (Tin - Ti) == ṁfuel · HHVPotere calorifico superiore
Pfumi = 1 bar, pressione parziale acqua = 0,05/0,08 bar. Temperatura di vaporizzazione alla pressione parziale TH2O = 30/45 °C. Tfumi > 90/100°C, altrimenti dispersione di inquinanti troppo concentrata per legge. Notori HHV, come trovo LHV?
H2 + 1/2 O2 → H2O
1 kg H2 + 8 kg O2 → 9 kg H2O
xn kg H2 + 8 xn kg O2 → 9 xn kg H2O
kJ → 9 xn ∙ r con r = 2500 kJ/kgFUEL kgH2O
LHV = HHV - 9 xn ∙ r
Se considero il metano CH4, 9.0125.2500 ≃ 50000 kJ/kgFUEL
Equazione di bilancio lato fumi
(1 + mat) hgt - 1 · hFUEL - mat · ha = q
hFUEL + mat · ha - (1 + mat) hgt = - q
Entalpie di formazione
Tabellate a p = 1 bar, T = 25 ºC
es. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
-74,78 + 2.0 · (-393,13 - 2.241,6) = 801,55 kJ/mol di CH4
801,55 · 1000/16 = 50097 kJ/kg CH4 = LHV
HHV = -74,78 + 2.0 · (-393,13 - 2.285,58) = 55594 kJ/kg CH4
Controllo formula
HHV = 50097 + 9. 1/4 · 2500 = 55722 kJ/kg
Bilancio energetico della camera di combustione
1 Tfuelma = kg aria/kgFUEL
Consideriamo la camera adiabatica
dq, dL = 0
Cpdc° + qdz° + dh° = dq - dL°
dh = 0
hfuel(Tfuel) + ma ha(Ta) = (1+ma)hg(Tg)
Aggiungo e sottraggo hfuel(T0), ma ha(T0) e (1+ma)hg(T0):
hfuel(Tfuel) - hfuel(T0) + ma ha(Ta) - ma ha(T0) = (1+ma)hg(Tg) - (1+ma)hg(T0) + hfuel(T0) + ma ha(T0)
Δhfuel + maΔha = (1+ma)Δhg - hfuel(T0) - ma ha(T0) + (1+ma)hg(T0)
(1+ma)Δhg - Δhfuel - maΔha = hfuel(T0) + ma ha(T0) - (1+ma)hg(T0)
Scompongo
(1+ma)hg(T0) = (ma - Emat)ha(T0) + (1 - E)hfuel(T0) + E(1+mat)hgt(T0)
dove E = mfuel bruciato / mfuel eff. della combustione
Sostituisco e raccolgo:
(1+ma)Δhg - Δhfuel - maΔha = E(matha(T0) + hfuel(T0) - (1-mat)hgt(T0)) = EHLV - qd
oppure = ηcc · LHV con ηcc = E - qd / LHV rend. di combustione
Energia dispersa alle pareti per unità di massa fuel
Compressione
1 - 2is → trasf. isentropica (rev)
1 - 2 → trasf. reale (irr)
1 - 2 → trasf. politropica (rev)
P1v1n = P2v2n
C dc + g d z + d h = dqo - dL
ηpc = n⁄n-1 • k-1
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