Sistemi Energetici - Scelta Fluido Ciclo Vapore

CRITERI DI SCELTA DI FLUIDI PER CICLI RANKINE

1 CRITERIO:

Elevato coefficiente di scambio termico in fase liquida e vapore al fine di avere superfici di scambio termico ridotte al condensatore e allo scaldore

2 CRITERIO:

Ottimo compromesso tra:

• densità del vapore
• Salto entalpico di evaporazione
• Salto entalpico di espansione

Grandi impianti (>2 MW)

• ΔR elevati -> affidabilità
• ρ elevati -> affidabilità

→ sezioni di passaggio delle turbine ridotte

→ diametri medi e altezze di pale contenuti

S

_scan = ^Qin/_&UDelta;Tmou

in modo tale che la turbina sia efficiente e poco costosa.

VANTAGGIO 1:

il rapporto R/D rientra nel campo ottimo per le perdite.

VANTAGGIO 2:

minimizza il numero di colpi di lama perzone.

... CONTINUA VANTAGGIO 2

Gli stadi BP₂ e BP₁ sono in parallelo perché la portata volumetrica di vapore è troppo elevata per un corpo solo.

- SE AVESSI USATO 1 CORPO SOLO:

• stadi con rapporto l_D / o troppo elevato (MAGGIORI PERDITE)
• velocità di scarico troppo elevata (PERDITE DI E_C ALLO SCARICO)

Impianto solare termodinamico

T=5800K

T=250°C, 450°C

T_sole = 5800K

T_max^mt = [250 ÷ 450]°C

VAPORE

Q_in-ciclo Q

Impianto nucleare

T=300°C

T=300°C

VAPORE

Genera tipicamente vapore bifase (X < 1) o lievemente

SOLUZIONE

non essendoci fluidi capaci di soddisfare contemporanemente i desideri profferti, vengono scelti quelli che

• GARANTISCONO PROGETTO, DIMENSIONAMENTO E COSTI VANTAGGIOSI sia per la TURBINA che per la caldaia

la TAGLIA DELL'IMPIANTO diventa quindi un PARAMETRO IMPORTANTE PER LA SCELTA DEI FLUIDI

a. TAGLIE ELEVATE > 10MW

Fluido: acqua

Perché: garantisce

• Δheva elevato
• σv,1 (v_strato) elevato
• U elevato coefficiente di scarambio termico elevato
• superficie contenute
• Fluido poco costoso e reperibilissimo

D_e / D_r delle turbine sono minori rispetto altri fluidi

b. TAGLIE PICCOLE < MW

Fluido: fluidi organici e refrigeranti (Butano, pentano, R13 ),

Perché: garantiscono

• Δheva bassi
• Jvar basso
• U elevato abbr coefficiente di scarambio termico elevato
• superficie contenute
• Fluidi stabili alle temperature di esercizio T < 350°C