Fondamenti dell'Ingegneria di Processo T - Simulazioni di Esame

Corso di Fondamenti di Ingegneria di Processo/Fondamenti e tecnologie dei processi di combustione T,

Ingegneria Energetica

Appello dellO Settembre 2014 - Foglio 2 - Tempo a disposizione 2 ore B.

Nome e cognome: _

n° matricola: _ è

La centrale termica, schematizzata in figura, alimentata da 1000 kg/h di un olio combustibile a basso tenore

di zolfo (PCI 10500 kcal/kg) avente la composizione indicata nella tabella sottostante e sfrutta un ciclo di

potenza che espande vapore a 100 bar e 450°C fino alle condizioni di saturazione a 0.1 bar.

Per il raffreddamento del vapore in uscita dalla turbina viene utilizzata una corrente (correnti 10-11) d'acqua

e

che nell'operazione si riscalda da 25 35°C e che viene poirigenerata in una torre di raffreddamento.

Si chiede al candidato di valutare: .. Z

3 4)

1. la portata (in Nm /h) e composizione volumica dei fumi considerando che l'aria (corrente entra alla

temperatura di 25°C ed in eccesso del 10% rispetto a combustibile. 'i'

2. La quantità di vapore generato dalla caldaia nel caso il combustibile (corrent~) entri a 25°( ed i fumi (

corrente 3) escano a 400°.

3. Il calore scambiato al condensatore e la quantità di acqua di servizio necessaria alla condensazione del

vapore.

4. La portata d'aria necessaria (corrente 8) per il raffreddamento dell'acqua di servizio al condensatore e

la quantità d'acqua da reintegrare (corrente 12) nel caso le condizioni in uscita dalla torre siano quelle

di aria satura alla temperatura di 35°C. 3 12

Corrente T P Composizione

N° °C

Descrizione Bar H O N

C S

% masso % rnass. % masso % masso % masso

9.4 0.3

25 1 0.7 0.1

1 89.5

Combustibile CO2 H20

O2 N2 S02

%mol %mol %mol

%mol %mol # # #

25 1 21 79

2 Aria di combustione 1

400

3 Fumi dJ combustione # 100

450 100 # # #

Vapore ad alta pressione

4 # 100 #

0.1 # #

5 Vapore a bassa pressione .. 100

0.1 # # #

#

6 Acqua a bassa pressione # 100 #

100 # #

7 Acqua ad alta pressione #

21 79 # #

25 1

8 Aria di raffreddamento # #

35 1

9 Aria di raffreddamento satura . 25 # 100 #

1 # #

10 Acqua di servizio # 100 #

40 1 # #

11 Acqua di servizio #' # 100 #

25 1 #

12 Reintegro Acqua di servizio N2

H20 CO2

O2

S02 44

64 18 32 28

g/mol

Mw -241.83 -393.5

-296.9 O O

kJ/mol

~Hf 50.3 34.2 30 29.3 40.6

J/(mol K)

c p (gas)

Vapor saturo Vapor Surriscaldato

Temp. Pressure Entalpy(kJ/kg) Entropy(kJ/kg/K) T(K) Pressure (bar)

. bar 0.1 1 5 10

K Cond. Vapor 20 100

Cond. Vapor 350 2644 321.8 322.1 322.5 323.3 329.7

273.15 0.00611 9.158

O 2502 O 533.4

400 2739 2730 533.1 534.1 539.6

290 0.01917 70.7 2532 0.251 8.74 450 2835 2830 2804 749 749.8 754.1

-

310 0.06221 154.3 2568 0.53 8.318 2912.4 2891.2 2839.4

500 2932 2929 977.3

tiò

~

0.791

330 0.1719 237.9 2604 7.962 600 3131 3129 3120 3109 3087 2820

~

0.4163 1.038 ~

350 321.7 2639 7.657 700 3335 3334 3328 3322 3307 3179

1.271 7.394

370 0.904 405.8 2671 800 3547 3546 3542 3537 3526 3442

1.794 490.4 1.494

390 2702 7.163 3761

900 3765 3764 3757 3750 3688

3.302 1.708

410 2729

575.6 6.959 ·3978

1000 3990 3990 3987 3984 3935

661.8 1.911

430 6.775

5.699 2753

9.319

450 749.2 2773 2.109 6.607

6.451

470 14.55 838.2 2789 2.301

2.479 6.312

21.83

490 2799

92~.1

31.66

510 2.673 6.163

1023 2802

530 44.58 1119 2798 2.856 6.023

61.19

550 3.039 5.882

1220 2784

Corso di Fondamenti di Ingegneria di Processo/Fondamenti e tecnologie dei processi di combustione T,

Ingegneria Energetica

Appello del 09 Gennaio 2015 - Foglio 2 - Tempo a disposizione 20re

l

Nomeecognome: _

n° matricola: --------------- è

La centrale termica schematizzata in figura, alimentata con 9000 kg/h di olio combustibile denso a basso

sottostante, è

tenore di zolfo (PCI.9800 kcal/kg) avente te. caratteristiche indicate .nella tabella Essa dotata di

una turbina che espande il vapore, inizialmente a 500°C e 100 bar, fino alla pressione di 0.3 bar. Il vapore

espanso viene poi condensato e compresso a temperatura costante per essere reimmesso in caldaia.

Si chiede al candidato di valutare:

1. la potenza al focolare della caldaia nonché la portata di aria necessaria alla combustione (in Nm3/h) nel

caso l'eccesso sia del 10%,;

la portata, composizione volumica e temperatura di rugiada dei fumi ( in Nm3/h);

L.

3. la quantità di vapore prodotto nel caso i reagenti entrino a 25°C, i fumi escano a 300°;

4. il lavoro prodotto dalla turbina ed il rendimento del ciclo.in caso essa operi con rendimento pari a1l'85%

rispetto all'isoentropica;

5. le condizioni del vapore in uscita dalla turbina ed il calore da scambiare per la condensazione dello

stesso. 3 SOl