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Richiami di Fisica Tecnica

Ipotesi:

  1. Stazionarietà
  2. Monodimensionalità del moto

Principi Fondamentali:

  1. Conservazione della Massa

Σṁi = Σṁu

ṁi = ṁu

c1A1ρ1 = c2A2ρc

V̇1/ρ1 = V̇2/ρ2

A2 > A2

ρ = cost → V̇1 = V̇2

c1A1 = c2Ac

C1/C2 = A2/A1 < 1

  • Conservazione dell'energia

    • dų = dq - dR - p̅dω

    υ = 1/ρ - volume specifico

    Bilancio di energia per un sistema aperto

    c12/2 + g·z1 + u1 + q + p1v1 + c22/2 + g·z2 + u2 + ℓ + pcvc

    dm1 = A1dx1ρ1

    p1 - A1dx2/p1 = ρ1/ρ2 · p2/v2

    h2 = u2 + p1v2 (Entalpia)

    c22/2 + g·z1 + q + p2/2 + g·z2 + ℓ + h2

    c dt + g dz + dR + x dp + dL = 0

    dL = -x dp

    dR = 0 -> Trasformazione reversibile

    Eq generalizzata del moto dei fluidi in forma lagrangiana

    Eq generalizzata del moto dei fluidi in forma euleriana

    c dt + g dz + dR + dL - x dp = 0

    y + g z + 1/2 (v2 - v1) = 0

    v = 1/p > dp = -p2 dv

    PL: min n (potenza specifica di perdita)

    g dz + dL = -dQ + x dp

    e = g (z2 - z1) - R

    R = cp - cv = (cp > cv) -> Relazione di Mayer

    ds = dq/T -> dq = T · ds

    Se p = cost -> ds = dq/T; (sotto la curva è isobara)

    Sc - S0 = -R ln pc p0 ∴ Sc - S0 > -R Galp Pz/Po

    S0 - S0 ≤ -R log pc P0 < P0 ∴ SB < Sc

    S = -R ln (Pc P0) < Pa < PB

    P = cost -> dsi = - (dp T)

    Pz < P0- >

    - Contropressione

    cd + de + dh - dE - dq = 0

    dq = 0

    cd = dh - dz

    P0 < S0 -> T1 = Tamb (ipotesi di macchina tenda ambiente)

    s2' > s0

    Sc = -R ln {

    (R = h - h0 = Lavoro reale compressione)

    cP(Tz - T1)

    Trasmissione dell'energia

    Sistema Turbogas

    È costituito da un compressore, una turbina ed una camera di combustione.

    m2 = mam3 = mtm2 = m1m3 = mumt = m2 + mc

    • * È molto costosa in campo navale, dato la d.p.c. è poco elevata
    • * Rientra nella categoria di motori a combustione interna (ntot motori)

    Condizioni ISO

    • T = 15°C
    • p = 760 mm Hg

    Ciclo Brayton

    c*u = gi - cc = cp(T3 - T4) - cp((T'2 - T1)

    Lavoro prodotto dalla turbinaLavoro assorbito dal compressore

    qi = h3 - h2 (Calore intodotto)

    qs = h4 - h1 (Calore scaricato)

    = cp(T3 - T2)cp(T'1 - T4)

    qi = li + qs = ∫1'3T. ds

    COMBUSTIBILI

    Ci interessano sempre le quantità di carbonio (C) idrogeno (H) e zolfo (S)

    XC, XH, XS

    Reazioni in massa di questi elementi in 1 kg di combustibili:

    C + O2 → CO2 + ENERGIA

    H2 + 0,5O2 → H2O + ENERGIA

    S + O2 → SO2 + ENERGIA

    * Quanto O serve per ossidare un kg di combustibile?

    12 XC + 32 XGO2 → 44 KGCO2 ⇨ 1KGc

    Xc + 8/3 XO XC = 11/3 KGco2XC

    * Lo stesso ragionamento vale per l'idrogeno (H).

    2KGH + 16 KGO2 → 18 KGH2O ⇨ 1KGH + 8 KGO2

    → 9 KGH2O + XO

    * Per S:

    32 KGS + 32 KGO2 → 64 KGSO2 ⇨ 1KGS + 1KGO2 XS → 2KGSO2 XS

    [8/3 XC + 8 XH + XS]

    Nella composizione del combustibile puoi avere presente anche O2 in quanto XO

    8/3 Kc + 8 XH + XS - XO

    O2 STECHIOMETRICO

    ARIA

    8/3 + 8(XH - OO8) + XS

    Presente in massa di un combustile detto

    Può essere H detto combustibile

    T2is = (15 + 273) · 1.40.4 / 1.40.4 = 612ºK = 339ºC

    T4is = T3 - 200/273 = 693ºK = 420ºC

    T2 = T2is · 1.1/1.05 = 739ºK = 466ºC

    T4 = (T4is) = 806ºK = 533ºC

    For exponent k

    mi = cp(T2is - T1)/m2 = cp(T2is - T1)/e2 - e2 = T2is - T1

  • T12is

    • li,5,e/cpT3 - cp(T13 - T4)= 612 - 288 0.718

    739 - 288

    173 - 806 = 0.853

    173 - 839

    Per ogni valore di β mise deve essere maggiore di misc ⇒ mise > misc

    Calcolo del qi, ltɲth

    qi = h3e m2 = cp(T3 - T2) = 1:1(673-739) = 734

    {kJ/kg

    lu = T1 - T4 = (h3,h4 - (h2,h1)) = cp(T3 - T1) - cp(T2 - T1 = 216 {J/kg}

    ɲth = Lu/q1 = 736 = 0.296 = 29.4%

    Calcolo Prot, Qi, ɲtot

    Prot = Lu · lm qi · ɲg = 216.60 = 12'444 kW ≅ 12,6 MW

    Qi = q1lm qm = 734 · 60 = 44 040 kW = 44 MW

    ̇mi = ɲth = 0.296 = 0.96 · 0.99 = 0.279 = 27.9

    {prot

    ̇/mcueI = 0/89 500.000

    mcc =

    mlUIV => = ̇/mcueI

    DEGASATORE

    • Gas leggeri incondensati
    • Pegas > Patm
    • (Pegas = 11 bar)

    Ciclo Rankine con degasatore

    qi = qeco + qvap (diminuisce e costa costante)

    • ηth = εu/qi
    • (ηCarnot = 1 - Tmin/Tmax)

    he = h3 - hchc = h3 - ηIS (h3 - hd)

    « è la presa !!! se mangi qualcosa !!! il lavoro aumenta »

    Dettagli
    Publisher
    giammism
    A.A. 2019-2020
    61 pagine
    SSD Ingegneria industriale e dell'informazione ING-IND/33 Sistemi elettrici per l'energia
    I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher giammism 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 Bianchi Michele.