Sistemi energetici - riassunto e formule principali

Sistemi Energetici - Formule Principali

1) Combustione

• Rapporto aria-combustibile:
  • _mn/_mo
• Rapporto ossigeno-combustibile:
  • _mno/_mo
• Rapporto di equivalenza combustibile su aria:
  • φ = _dst / _α
• Eccesso di ossidante:
  • e = _act - 1 / _dst - 1
• Entalpia:
  • Per gas ideali: _ho + ∮ _pr  d_t
  • Per gas perfetti: _ho + _pr [_-Test]
• Potere calorifico:
  • _Mn = _m1 + _m2 + _m3 / _Mn
• Cons. energia noto pc:
  • _Me + ∮ _ef dt + _Me ∮ _fu dt
• Calcolo temp. ad. di fiamma:
  • _MK + ∮ _cp dt
• Conservazione dell'energia con raffreddamento:
  • Senza condensazione: Q̅ _e + ∮ _df dt
  • Con condensazione: Q̅ _l + ∮ _fu dt

2) Emissioni

• Concentrazione invariata, conversione caso 1 - caso 2:
  • _{n n/Nm³}, _{22,414 Mg/m³}
• Concentrazione invariata in gas secchi e con percentuale di ossigeno od azoto:
  • X̅_w = 0,21 - X̅̅ _wo
  • Notazione: _rst - 0,21 - X̅̅ _df

3) SCAMBIATORI DI CALORE

• Coefficiente di scambio termico per tubi:

U [W/m² K] = 1 / ( 1/h_i + 1/h_e + Δ_max/λ )

• Efficacia o Loo scambiadores:

ε: = Q̇/Q̇_∞ = C_min ΔT_min / C_min ΔT_min = ΔT_scm / ( T_h - T_c )

• NTU: Number of Transfer Units

NTU = U.A / C_min

• Efficacia f ( NTU, C_min/C_max, geom )
• N.B: Ho di C_min, C_max, V corrente

→ CONTROCORRENTE

ε: 1 - e^{[-NTU (1-C_min/C_max)]} / (1 - C_min/C_max) e^{-NTU (1-C_min/C_max)}

→ EQUICORRENTE

ε: 1 - e^{[-NTU (1+C_min/C_max)]} / 1 + C_min/C_max

IN CASO DI FLUIDO IN PASSAGGIO A MASSA ( C_max = ∞ )ε: PER OTTENERE IL CONTORRENT:

ε: 1 - e^-NTU

4) CENTRALI A VAPORE

• Relazioni importanti tra i vari coefficienti convettivi

h_liquido > h_vapore > h_aria

• Andamento h in una caldaia:

h_am ≫ h_liquido > h_vapore > h_chim ≪ h_gas (GAS SENSO)

6) TURBINE A GAS

• Velocità o rotazione:

ẇ, ẅ / √δRT_t

• Portata ridotta:

ṁ_r ṁ√ 3R_t T_t / P_t S_t

• Potenza della turbina:

√T₃ / T₁

8) CICLI COMBINATI

Bilancio energetico:ṁ_ac (h_3a - h_ex,so) = ṁ_um C_p,um [ (TOT - T_sv6a) ] (1 - ξ)

Scambiatori di calore

• Regeneratori: sono scambiatori "a accumulo", trasferiscono il calore da un fluido caldo ad un fluido freddo per moto o, via corpo solido. (Es. strombosiom)
• Torri di raffreddamento: si ha contatto diretto tra aria ed acqua creando una parziale evaporazione dell'acqua e un raffreddamento.
• Capacità termica: C_pm_・ è la capacità di un fluido di immagazzinare calore, sul grafico Tq è la distanza orizzontale e inverso della capacità termica, dT_lm/¹/C

Un uno scambiatore consideriamo il c constante perché le particelle d'acqua al suo interno possono essere considerate stazionarie (rif. 3.1)

Equazione costitutiva: è l'equazione che lega l'andino dello scambiatore con la quantità di calore scambiata e la differenza di temperature tra i due flussi.

Metodo 1 di risoluzione

dα = U (T_m1-T_c2) dA

Condero: dU, Ch, Cc costante e indipendenti dalla temperatura

A. Q_ext

U.LMTD

Con LMTD: ΔT_m2 - ΔT_m1

h (ΔmΔT_m2ΔT_m1)

La fissare le temperature di ingresso e di uscita si vedrà che LMTD_out e LMTD_turno di constatno. A_out e A_in

Se uno dei flussi è a temperatura costante: F=1

Efficienza di uno scambiatore: è il rapporto tra il calore effettivamente scambiato e il calore che sarebbe scambiato da uno scambiatore di superficie infinita con gli stessi fluidi stesse portate e stesse T_n ingressi.

L'efficienza di uno scambiatore:

E = ΔT_lm / ΔT_max = ΔT_comp / (T_in - T_cr)

Ab .Cin, ptortwo mNOTE

6) Turbine a Gas

• Non sono necessari scambiatori di calore -> pressione diminuisce di pressione
• Non è possibile usare componenti "statici"
• Non abbiamo variazioni a fine di flusso di lavoro

Per poter generare lavoro è importante avere: alta efficienza delle macchine

• Avvic il piu il più alto possibile

Compressore

• Sono solitamente assi inclinati per facilitare la compressione rotto a/r.
• Assest: si diminuisce λ → in piu possiamo farlo evolvere
• Trend: si migliora il lavoro specifico per il parte dinamica la portata al pari press.

Combustore

• La combustione avviene ad una v. seccheratata per non diminuire il gas aumentando Φ/ψ.
• Per poter diminuire la zona combustione possiamo diminuire perché non abbiamo un flusso in diminuzione che controlla la temperatura compressa.
• 3 zone di combustione
• Cananai e combustibili fossili non sono una soluzione perché intercostituzione le pale.

Turbina

• E l'organo più sollecitato dalla macchina una prerogativa molto importante è la TTT.
• I progetto sono di mantenimento in M o di progettazione dove pale o turbine possono mantenere elevate per esercire.
• Raffreddamento — ridurre lo spessore delle pale o aumentare il coefficente di scambio.
• Velocità è riducente Any Network.
• Film Cooling
• Thermal Barrier Cooling: (ceramica)

Grafico

Rendimento Cicli a Gas

B. Rapporto di combustione dell’ompressione.