Fisica tecnica - ex TG e compr interrefr

ESERCIZIO

5 kg/s di aria a 16 bar e 1200°C espandono in turbina con un rendimento isoentropico pari a 0.92. La turbina è calettata sullo

stesso albero di due compressori ideali operanti in serie con raffreddamento intermedio. I due compressori operano con lo

stesso rapporto di compressione, la temperatura di ingresso dell'aria è 30°C e la pressione di ingresso è 1 bar, mentre la

pressione di uscita è 16 bar. Considerando che il raffreddamento intermedio avviene tramite scambio con un SET a 30°C e che la

temperatura di ingresso al secondo compressore è 30°C, valutare:

- la potenza meccanica fornita dalla turbina

- la portata massica elaborata dai compressori

- la potenza termica sottratta allo scambiatore

- l'entropia generata in turbina

- l'entropia generata nei compressori

- l'entropia generata totale

- l'entropia generata per cause meccaniche

- l'entropia generata per cause termiche

- la velocità di accumulo di entropia nel SET.

CONTI SULLE TEMPERATURE E PRESSIONI NELL'IMPIANTO

T 1473 K

1

P 16 bar

1

P 1 bar

2 R/cp

T = T *(P /P ) 670 K

2,S 1 2 1

T = T + η *(T -T ) 734 K

2 1 TG 2,S 1

T 303 K

3

P 1 bar

3 1/2

P =(P *P ) 4 bar

4 6 3 R/cp

T = T *(P /P ) 449 K

4 3 4 3

P = P 4 bar

5 4

T 303 K

5

P 16 bar

6 R/cp

T = T *(P /P ) 449 K

6 5 6 5 ̇ (T )

L = m

̇ ∙ c ∙ − T = −3731 kW

potenza meccanica emessa dalla turbina: ̇ ̇ ̇ (T ) (T )

−L = L + L = m

̇ ∙ c ∙ − T + m

̇ ∙ c ∙ − T → m

̇ = 12.6 kg/s

portata massica elaborata dai compressori: ̇ (T )

Q = m

̇ ∙ c ∙ − T = −1865 kW

potenza termica smaltita allo scambiatore di calore: