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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 = nn-1k-1

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I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher nenefrost di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Sistemi energetici T e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Bologna o del prof Peretto Antonio.
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