Sistemi energetici T

Il rendimento termodinamico nel ciclo

Il rendimento termodinamico nel ciclo invece si riduce. Il rendimento termodinamico cala poiché pesa di più l'effetto negativo sul lavoro utile che quello positivo sul calore introdotto.

Andiamo a vedere come cambiano le prestazioni del sistema al variare di a. Facciamo variare a.

Partiamo dal presupposto che le temperature T e T siano mantenute costanti. Andiamo a vedere qual è il valore di a a cui possiamo tendere.

Il rapporto di compressione massimo è quello che a fine compressione mi porta subito alla temperatura di fine ciclo. Ovvero allungare la curva di compressione fino a portarmi al punto B. Andiamo così ad individuare il ciclo ABCD. Dove la pressione è inferiore della Pc che avrebbe nel caso di ciclo ideale.

Quando la compressione non è isoentropica, il massimo rapporto di compressione che posso ottenere è comunque inferiore di quello nel caso ideale.

Nel ciclo ABCD ci possiamo accorgere che il lavoro di compressione è maggiore del lavoro di espansione (maggiore

lunghezza della curva)Dunque si scopre che il lavoro utile del ciclo è negativo. Quindi la condizione deve essere ulteriormente ristretta. La condizione limite sarà quella che mi porta perlomeno ad un lavoro utile nullo. Vado ad individuare una nuova pressione chiamata tale per cui il lavoro di compressione sia uguale al lavoro di espansione. Dunque il ciclo evidenziato in giallo risulta essere il mio ciclo limite. I segmenti A e B devono essere uguali.In questa situazione abbiamo che il calore introdotto non è nullo. Infatti:Quella condizione che ci diceva che il all'aumentare di è vera soltanto nel caso ideale.Tale condizione in cui ho calore introdotto ed è una condizione particolare che prende il nome di autosufficienza.Prendiamo il piano dove mostro ed in funzione di . Il valore massimo di si ottiene per valori di maggiori rispetto al dimassimo lavoro.Nel primo tratto, all'aumentare di aumentano sia che , nel secondo trattoInvece il lavoro

utile diminuisce, nel terzo tratto invece sia che diminuiscono. La maggior parte die turbogas sono prodotto tra la condizionedi massimo lavoro e quella di massimo rendimento. La condizione di massimo lavoro è legata ai costi fissi mentre quella di massimo rendimento è legata ai costi variabili. Oltre la condizione di massimo rendimento non progetto poiché is nosense.sistemi energetici Pagina 3 Abbiamo fatto questaipotesi implicitaRendimento ccIl bilancio del metodo indiretto è uguale alla portata di aria con la sua entalpia più la portata di combustibile per la sua entalpia e il suo poterecalorifico che è uguale alla portata di aria che esce con la sua entalpia più la portata degli incombusti moltiplicati per il loro potere calorifico più ledispersioni termiche. Riarrangiando i termini ottengo che il calore che introduco è uguale a ciò che perdo in termini di incombusti eperditeRispetto all'espressione del

metodo indiretto della caldaia notiamo che manca il termine riferito al calore sensibile e dunque avremo per certo che Il rendimento di combustione sarà particolarmente elevato la conversione sarà sicuramente migliore. Se Inoltre coibentare una cc è più semplice rispetto ad una caldaia di grosse dimensioni Per ogni kg di combustibile ho 45 kg di aria. L'eccesso d'aria e con cui lavoro nei turbogas è elevato così come il rendimento dei turbogas. . L'eccesso d'aria è elevato e non ho pericolo di formare incombusti L'aria primaria serve a mantenere la combustione ed il rapporto è quasi stechiometrico, il liner è contenuto dentro un cilindro più grande con due sezioni coniche ingresso-uscita perché a causa delle temperature cambia la densità e dunque la velocità del fluido. Essa deve essere coibentata. Nella zona evidenziata in giallo l'aria consente di completare la combustione.

vapore. La turbina a vapore ha un rendimento inferiore rispetto alla turbina a gas. La combustione nel gruppo a vapore avviene nella caldaia, dove il combustibile viene bruciato per generare vapore ad alta pressione. Il vapore ad alta pressione viene quindi inviato alla turbina a vapore, dove viene espanso e produce lavoro. Il vapore esausto viene quindi condensato e riportato alla caldaia per essere ri-riscaldato. Questo ciclo continuo di riscaldamento ed espansione del vapore consente al gruppo a vapore di generare una potenza maggiore rispetto al turbogas. Tuttavia, a causa delle perdite di calore nel ciclo di raffreddamento e condensazione del vapore, il rendimento complessivo del gruppo a vapore è inferiore rispetto al turbogas.

vapore normale

La potenza scaricata dalla turbina del gruppo turbogas va alla caldaia a recupero, di questa potenza termica scaricata ne recupero soltanto una frazione perché i fumi non vengono raffreddati fino a temperatura ambiente ma fino a Ciò che cedono i fumi è pari a quello che riceve l'acqua

Efficienza del generatore di vapore

Potenza introdotta nel gruppo a vapore

Se migliora il rendimento ho meno energia all'uscita della turbina e ad una temperatura più bassa. I turbogas nei cicli combinati sono progettati in condizioni di lavoro e non di rendimento. I fumi ad alta temperatura sono una potenzialità nelle condizioni di massimo lavoro.

Occorre ottimizzare il prodotto Sub cooling nell'economizzatore per evitare che si formino Bolle di vapore

sistemi energetici Pagina 5

Ottimizzazione del ciclo a vapore in un ciclo combinato: il diagramma di scambio temperatura-entalpia, la scelta della pressione di vaporizzazione, della pressione di condensazione

l'influenza della superficie di scambio della caldaia a recupero, considerazioni sul ciclo a vapore e sull'uso degli spillamenti. La post-combustione e il suo legame con la temperatura di scarico dei fumi e con la produzione di vapore. Diagramma Temperatura-entalpia La retta rossa può avere diverse pendenze, cui è associata una diversa produzione di vapore. Ruotando la curva rossa, riduco la superficie di scambio, aumento il salto medio logaritmico. Stiamo producendo meno vapore. L'altra condizione limite è quella dove la superficie tende a B. È il limite alla condizione di poter aumentare la pendenza. Vediamo cosa succede se aumento la pressione. Se aumento la pressione, aumento il gradino della spezzata. Si riduce il ruolo dell'SH. Se aumento la pressione con cui alimento la caldaia, aumenta la temperatura di scarico dei fumi, diminuisce la produzione di vapore perché recupero meno potenza dai fumi. Ho un effetto positivo e due negativi. Per aumentare la portata di vapore (pendenza curva rossa) e portare

più in alto latemperatura del turbogas uso la post combustione, ciò è possibile perché nei fumi rimane un 14% di dovuto all'eccesso d'aria e, cosa che non avverrebbe se la combustione fosse stechiometrica. La post combustione dà un aumento di potenza per un certo numero di ore ma non migliora il rendimento.

Lo spillamento di una portata comporta un aumento del rendimento termodinamico. Introducendo lo spillamento aumento la temperatura in ingresso da A ad A'sistemi energetici Pagina 6. Non conviene introdurre lo spillamento. Tuttavia lo spillamento viene comunque fatto poiché aiuta ad eliminare gli incondensabili; la soluzione è integrare il corpo cilindrico con il degasatore.

Se immagino di avere una portata negativa invece che spillare introduco una portata in turbina. MONOLIVELLO Parto da A, una parte di liquido saturo va nel primo corpo cilindrico, mentre un'altra passa attraverso una pompa. In B ho dunque una separazione di

Portata Enel diagramma T-s, B e D coincidono. La portata che prosegue attraverso la pompa va nel secondo economizzatore e si trova allo stato fisico E dove poi trova un secondo corpo cilindrico che alimenta un altro vaporizzatore per poi uscire dal corpo cilindrico e andare nel surriscaldatore, entrare nella turbina. La portata che si era divisa in B, nell'altro ramo ho che dal primo corpo cilindrico tale portata viene reimmessa subito nella turbina. Poi il tutto si trova allo stato fisico N, poi trovo il condensatore, una pompa ed il circuito si chiude. Ho dunque un'introduzione di portata ad una pressione intermedia tra la pressione di condensazione e quella di vaporizzazione.

Pendenza curva rossa costante. Le portate che attraversano ABC. Lo scambio termico è ottimale quando i fluidi hanno la stessa capacità termica. Sto cercando di avvicinare la curva dell'acqua a quella dei fumi (anche se rimane una spezzata).

Condizione ideale di scambio termico. Se aumento i livelli

avrei una condizione ottimale; riduciamo la zona gialla. Se i livelli tendessero a avrei una condizione ottimale. A livello pratico ci si ferma a 3 livelli. Arrivare oltre porta un incremento di rendimento che però non giustifica i costi. I tre livelli di pressione costringono a inserire un resurriscaldamento. Solitamente si installano 2 livelli-3 livelli+RH. Ciclo combinato a due livelli di pressione: schema dell'impianto, rappresentazione degli stati fisici sul diagramma temperatura-entropia, espressione della potenza prodotta ed introdotta, il diagramma di scambio termico della caldaia a recupero. Considerazioni sul numero di livelli di pressione di una caldaia a recupero. Sistemi energetici Pagina 7 Un impianto è soggetto a vincoli ambientali, perde la capacità nel tempo, inoltre la produzione e il consumo cambia durante il giorno. In rosso, impianto generico che produce un'energia rappresentata da quell'area, in verde ore equivalenti, condizione

l'impianto lavorasse al massimo carico

In campo energetico solitamente si fa riferimento al - prodotto. è un modo alternativo per esprimere tale componente variabile in funzione delle ore di funzionamento e non dei Mwhe prodotti da un impianto€ per unità di potenza installata COE cost of electricity per unità di fattore di carico dell'investimento energia prodotta E indica come ripartire su base annua la spesa sostenuta nell'anno 0 per rientrare nell'investimento in N anni e con un tasso di interesse pari a i,

In questo esempio costo del combustibile non entra in gioco. La soluzione D non conviene perché vado oltre le 8760 ore presenti in un anno. Ciò che fa cambiare l'inclinazione di queste rette è soltanto Nei turbogas ho un basso costo fisso, un rendimento basso e un costo del combustibile elevatoÈ per questo che la frazione Nei cicli combinati ho