Sistemi Energetici - curve caratteristiche e altre nozioni

Curve caratteristiche adimensionali delle turbomacchine

Ripasso fluidi incomprimibili

Esempio:

• Coefficiente di carico

2ψ = _Eid / ^w2D2 = φ (ψ, Re, rapporti geometrici)

Re = ^ρwD2 / _μ Trascurabile in moto turbolento

• Coefficiente di portata

Φ = ^V / _wD³ = φ (ψ, Re, rapporti geometrici)

• Rendimento

η = ^E_id / _e = ^ρh / _e = η (ψ, Re, rapporti geometrici)

TURBOMACCHINE TERMICHE

Teorema di Buckingham

Grandezze base: ω, D, R, P_in.

• COEFFICIENTE DI CARICO: Ψ = (ΔP_ISO) / (ω²D²)
• COEFFICIENTE DI PORTATA: Φ = V_IN / (ωD³)
• NUMERO DI MACH: Πu = (ωD) / sqrt(γR T_TOT,IN)

Πu < 0,4: approssimabile a fluidoincomprimibile.

• ε_pole = 1 / η_DV * ΔP / ρ

Grandezze nuove: T_IN, T_TOT, P_TOT, R, D

Si ottiene:

• ṁ_AD = [(ṁ sqrt(R T_TOT)) / (P_IN P_TOT D²)] = ϕ(P_TOT / P_OUT, γ, Πu, Re, rapp Geom)

PORTATA ADIMENSIONALE

RAPPORTO DI ESPANSIONE O COMPRESSIONE

MA

le curve non hanno andamento monotono!

Quindi

β

le pale stallano

Quindi

il flusso non conviene!!

gli aerei per uscire:

• ruotano l'ala: pu ridurre l'incidenza
• cambiano la geometria: flap-ipersostentatori

3. RIDURRE h_cono IN MODO PROPORZIONALE A h_vap.

h_c = \(\frac{P_{EL, NETTA}}{\eta_{th} \eta_{CV} PCI}\) = \(\frac{h_{vap} (P_{OUT}^{CALO} - P_{IN}^{CALO})}{\eta_{th} PCI}\)

h_c ∝ h_vap

IN REALTÀ, non è applicabile perché:

• curve caratteristiche delle macchine: sezioni di AP, NP, DP
• vincoli operativi imposti dalla caldaia
• curve caratteristiche degli scambiatori: SH, ECO, RH

VINCOLI PRINCIPALE: Sezione turbina di AP con h_ad.

\(\frac{h_{vap} \sqrt{RT_{TOT, IN}}}{P_{TOT}^{IN}} \frac{D^2}{k \cdot N} = h_{ad} = cost\)

Stabilisce una relazione tra h_vap, T_sh, P_eva

NON È POSSIBILE RIDURRE h_vap E COSTANTI T_sh E P_eva.

Problemi operativi della caldaia ai carichi parziali

1. Steaming nell’economizzatore

Si può scrivere:

Q_eco = ɛ (ⲓnC_p)_min (T_G,IN - T_w,IN) =

Capacità termica dei fumi è inferiore a quella dell’acqua

= ɛ (ⲓnC_p)_GAZ (T_G,IN - T_w,IN)

Riducendo il carico,

• portata di vapore diminuisce proporzionalmente alle portata di combustibile
• portata dei fumi

Quindi:

C_ϑ = (ⲓnC_p)_min / (ⲓnC_p)_max = ⲓn_ϑ C_pϑ ≈ cost

NTU = UA / (ⲓnC_p)

h_var (h_var)_var = U / (ⲓn C_ΑΔ)

Rispetto alle condizioni di progetto ɛ > ɛ_EN: efficienza di scambio aumenta!!

(h_var -> h_var < h_var)

k_ϑ = (1 + α)_K (1 + αdirettiva della note π)€

η_var = m*var

Busserone: Efficienza di scambio Riducendo il carico

postata di combustibile (X Feng)

Regolazione HRSC

Sono 2 i parametri:

• Portata dei gas allo scarico delle Tmax inferiori
• Temperatura dei gas di scarico inferiori

Sia LT-HRSC che HT-HRSC sono regolati con sliding pressure perché:

1. i RISERS sono investiti da gas a temperature non utili per i materiali:
   • non c'è rischio di eccessivo surriscaldamento per formazione del film di vapore
2. La riduzione della pressione di evaporazione è benefica negli LT-HRSC
   • Aumenta il fattore di recupero

La pressione ottima di evaporazione diminuisce, calando la TOT