Esercitazione 8 2018

Università degli Studi di Cagliari

Corsi di Studio in Ingegneria Chimica ed Elettrica

Problema N. 3

Una microturbina a gas produce una potenza elettrica netta pari a 100 kW, con un consumo di gas

naturale (PCI=48 MJ/kg) pari a 23 kg/h. Il rapporto aria/combustibile della microturbina a gas è pari a 100

mentre la temperatura dei gas di scarico all'uscita dell'impianto è di 250 °C (si assuma cp,gas

=1.1 kJ/kg K).

Al fine di realizzare un impianto di cogenerazione, l’energia termica dei gas di scarico viene recuperata

per la produzione di acqua calda in un apposito scambiatore di calore. L’acqua entra nello scambiatore a

25 °C e ne esce a 65 °C. Nell'ipotesi in cui la temperatura dei gas all’uscita dello scambiatore sia pari a 90

°C, valutare la portata d’acqua e la corrispondente potenza termica prodotta. L’impianto opera per 5000

ore equivalenti all’anno, di cui il 70% in modalità cogenerativa e il 30% in modalità di sola produzione

elettrica. Valutare l'indice di risparmio energetico (IRE) dell’impianto, assumendo un rendimento medio

della rete di generazione elettrica del 40% ed un rendimento della caldaia convenzionale del 90%.

Portata d’acqua Potenza termica Indice risparmio energetico

________ [kg/s] ___________ [kW] ____________ [%]

Problema N. 4

Un impianto combinato gas/vapore è basato su una turbina a gas caratterizzata dalle seguenti

prestazioni:

rendimento elettrico netto ....................................................................................... 38%

potenza elettrica netta .............................................................................................. 320 MW

portata dei gas allo scarico ....................................................................................... 740 kg/s

temperatura dei gas allo scarico ............................................................................... 590 °C

I gas di scarico prodotti dall’impianto di turbina a gas sono alimentati ad un impianto a vapore, il quale è

caratterizzato dai seguenti parametri operativi:

pressione del vapore in uscita dal GVR .................................................................... 60 bar

temperatura del vapore in uscita dal GVR ............................................................... 500 °C

rendimento adiabatico isoentropico turbina a vapore ........................................... 0.86

rendimento pompa alimento GVR ............................................................................ 0.82

pressione al condensatore ........................................................................................ 0.07 bar



Differenza di temperatura al “pinch-point” ( T ) .................................................. 10 °C

PP

rendimento organico impianto a vapore ................................................................. 0.96

Calcolare la potenza e il rendimento dell’impianto combinato, nonché la temperatura dei gas allo scarico

del GVR e il rendimento di quest’ultimo componente (si assuma per i gas all’interno del GVR un

cp,gas =1.1 kJ/kg K).

Potenza IC Rendimento IC Temp. scarico GVR Rendimento GVR

_______ [MW] _______ [%] _______ [°C] _______ [%]

A.A. 2018-2019 Esercitazione N. 8 Pagina 2 di 2

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