Sistemi Energetici - Teoria ed Esercizi

Ciclo a Vapore con 1 Spillamento

All'uscita di miscelatore cioè nel punto 2 in questo caso la sempre liquido saturo (x=0) e non regoli segnale riprendito.

La pressione dell'uscita dello spillamento devono essere uguali محуска میں (2) deve avere la stessa pressione.

Per il punto 6 ci troviamo nella zona di vapore umido. Qui si deve distinguere il caso ideale con quello reale. I grafici sono considerati ideali quindi per le relazioni di vagamento riferissi a quelli. L'entalpia ideale si trova con la funzione enthalpy. Per l'entalpia reale si scrive (per questo ciclo):

h[6] = 2RP - (h[5] - h[6]) - h[2]

L'entropia reale si trova con la funzione entropy usando come emble h reale e pressione.

Per punto 7 ci troviamo nelle zone di vapore umido. Per il calcolo di entalpe ed entropie si devono usare le formule relative del vapore umido dove composta sulla seguente entialpe ed entalpe del liquido saturo che corrispondano a quello del vapore nel punto 5 e 3 h[3] h[3]

L'entropie ideale e uguali alla entropie in 6. Si ricava il titolo ideale x.[3] de

s[7] = s[6] x.i - di (2600 / (ti + 273.15) = il punto 6 indica i uscite de turbini

[2] h[6] x.[2] 2600 = ricavo l'entalpie ideal

h[6] = h[6] 2600 - h[6] x.[2] à [> h[6][7] = ricavo l'entalpie reale alla pressione

Si ricava dunque titolo ed entalpia reale

X[z]: (h[z] - h[1])/2600

s[z] = s[1] + x[z] * 2600 / (T[z] + 273,15)

Prestazioni

Il grado di rigenerazione R_r è dato dalla differenza tra le entalpie in uscita delle pompe HP e le pompe LP diviso la differenza tra le entalpie dopo l'economizzatore e dopo le pompe CP.

R_r = (h[z] - h[z])/(h_p,_a - h[z])

dove h_p,_a è l'entalpia del liquido saturo (x=0) di pressione p[z], e si ricava con la funzione Enthalpy.

Per le portate devo ricordare la conservazione di massa attraverso il miscelatore, sapendo che la portata all'uscita della turbina HP è data da:

m_c = m_z (h[z] - h[z])/(h[z] - h[3T])

dove m_z solitamente è dato

Per la conservazione m₃ = m_c + m_z dove m₃ è la portata in uscita dal miscelatore.

Le portate sono necessarie per il calcolo dei carichi, e di conseguenza delle potenze termiche. La potenza termica da immettere in caldaia è pari a:

Q_caldea = m₃ * (h[z] - h[z])

La potenza termica prelevata dal condensatore è pari a:

Q_cond = m_z * (h[z] - h[1])

La potenza termica prelevata dal miscelatore è pari a:

Q_misc = m_c * (h[z] - h[3T])

Punto 6:

Nel punto 6 ho detto di conservare il volume e l'entropia che avevo nel punto 0. Inoltre ho che la pressione prima dello scambiatore deve essere uguale a quella in entrata nelle caldaie quindi p₆ = p₀. Per trovare l'entalpia si posso usare le funzioni chiamate o il grafico del salto entalpico della pompa dove: h₆ - h₀ = V₆ [p₆ - p₀].

Punto 7:

Il punto 7 si trova dopo lo scambiatore nel ramo del vapore che però esce sotto forma di condensà (liquido x = 0). La pressione era uguale alle p_6-7 poiché fa parte dello stesso ramo quindi p₆ = p₇. Per trovare la temp. t₇ si sfrutta il grafico dello scambiatore per il sottoraffreddamento inizio in questo caso t₇ = t₀. Per la parte geometrica si usa la funzione chiamate ponendo come variabili p e t_i. In questo ramo mi aspetto una diminuzione di volume in uscita (v₇ = v_a) poiché il vapore condensando occupa meno spazio.

Punto 8:

Il punto 8 si trova dopo lo scambiatore nel ramo dell'acqua che esce ed entra nello stato di liquido (x = 0). Anche qui la pressione si conserva nel ramo e p₈ = p₀. Per la temperatura si usa sempre il grafico in questo caso t₈ = t₀ + DTi. La temperature t_i - t_n è quello di saturazione del vapore e si ricava tramite le funzioni chiamate t_i = temperature (p = p₇ x = 1) dove si è usato p₇ = p₀, p_a - p₂ poiché la pressione all'interno dello scambiatore nel ramo del vapore non cambia. Il volume in questo caso mi aspetto che aumenti poiché un liquido caldo occupa più spazio di uno a temp. minore. Le altre variabili si ricavano con la funz. chiamate.

Ciclo frigorifero a compressione semplice

1 - 2 - 3 - 4

Qc - Condensatore - Lavoro - Turbina idraulica - Comprimere

1 - 2 - Qe

- -

P - T

3 - 4 - Velocità

2 - h

s

È richiesto di vedere come variano le prestazioni del ciclo in funzione del fluido refrigerante. Per vedere come sono scritti i fluidi si fa:

Options - Function info - Thermodynamic properties

Per vedere come sostituire il fluido a tutto insieme si fa:

Search - Replace

- -

È considerato l'evaporatore nel caso reale. Va considerato un circuito ad acqua, da cui si estrae calore e quindi si raffredda (portandolo in questo caso da 12°C a 7°C). Nell'esercizio può essere richiesto di calcolare la massa del fluido R134a e anche il calore all'evaporatore o la portata d'acqua che passa nel circuito o la ΔT. Le formule sono le seguenti:

m_H2O = Q_ev / (C_p - ΔT_acqua)

Q_ev = m_R134a (h₃ - h₂)

Ciclo Combinato

Φt=1,1

Cp=1,05

HCl=60.000

η2=0,86

η2g=0,90

ηm=0,9

ΔT_pinch=20 °C

ΔT_app1=30 °C

ΔT_app2=0,3

ΔT₂rp=0,9

Tabella

• p (kPa)
• T (K)
• h (kJ/kg)
• s (kJ/kgK)
• x

1 101,3

2 1216

3 1216

4 101,3

5 1216

6 101,3

7 101,3

10 5

11 5

12 8000

13 8000

14 8000

15 8000

16 500

17 5

Motore combustione interna 8.3 ciclo Diesel

P_i = 18

V_h = 1000 cm³

n = 5000 giri/min

HCI = 40000000 S/kg

α = 16

1. V₁ = 0,8443 m³/kg

   V₂ = 0,00005821 m³

   V₃ = 0,0001054

   m_tind = 0,0001884 kg/ciclo

   m_omb = 0,0023123 kg/s

2. Programma comp: isoterma

   P₂ = 5792,996 P₂

   T₂ = 1003

   V₂ = 0,94649 m³/kg

   V₃ = 0,0000583

3. Programma combustione: isocora

   α_comb = 3,391 5/ciclo

   P₃ = 5294,996 P₂

   T₃ = 3945 K

4. Calcolo del rapporto di espansione

   β₂ = V₆ / V₄

   V₆ = 0,894 m³/kg

   V₆ = 0,001059 m³

5. P₄ = 6662,99 P₂

   P₄ = 101325 P₂

   V₇ = 0,6445 m³/kg

   T₇ = 3465,7 K

6. P_i = 101325 P₂

   V_pi = 0,6445 m³/kg

   T_i = 3465,7 K

   1 = 1210

7. M_v ciclo = D 0,0000

   misto di ricircolo = 2,556 1,666

Punto 3

C_pm = C_vm = R, i valori di C_vm e C_pm C_pm = 718.8 J/kgK C_vm = 1005 J/kgK Si calcola Q entrante ciclo = HCl, m combustibile = 2988.9 S/ciclo

Usare programma "Combustione isocora". Ricalcolare la pressione

• P₃ = 1399302 Pa
• T₃ = 6316 K
• V₃ = 0.9983 m³/kg
• V_i = 0.000111 m³

Punto 4

Usare programma "Espansione adiabatica"

• P_a = 525501 P_e
• T₂ = 1748 K
• v = 0.9383
• m³/kg v = 0.001111 m³

Punto 7

Usare programma "Spazio morto"

• P₂ = P₁ = 101365 P₂
• V_i = 3.041 m³/kg
• T₂ = 1078 K
• m residuo ciclo = 0.00003654 kg/ciclo
• m residuo rel. = 3.086 %

Relazione

Q_{m ciclo} m combustibile HCl: 2988.9

• P_{m ciclo} = Q_{m ciclo} HCl
• W_e = Q_{m ciclo} Q_{out ciclo}
• P_e = Q_{m ciclo} P_{out ciclo}

Q_{out ciclo} m_{rc ciclo} C_vm (T₄-T₂) = 120857 Q_{out ciclo} = Q_{out ciclo} n rin