Sistemi energetici - esame giugno 2011

ESAME 30/06/2011

Comb:

• 0,90 CH₄ PCI = 50,01 MJ/Nm³ T_c = 5 °C
• 0,07 C₂H₆ PCI = 49,98 MJ/Nm³ Cp = 2,2 kJ/kg_K
• 0,03 N₂

Aria:

• 0,79 N₂
• 0,21 O₂ Cp = 1,0 kJ/kg_K

Fumi: CO₂ e H₂O

φ T_Fumi = 139 °C

Cp = 2,12 KJ/ Kg °C

[O₂] _f.s. = 0,04

Calcolo PCI_comb.

PCI_comb. = XCH₄PCI_CH4 + X_C2H6 PCI_C2H6 = 47,25

X^_CH4 = X_CH4 * PCI_CH4 / PCI_comb. = 0,830

X^_C2H6 = X_C2H6 * PCI_C2H6 / PCI_comb. = 0,121

• PCI_comb. = 0,9 PCI_CH4 + 0,09 PCI_C2H6 + 0,03 PCI_N2 = 19,34 KJ/mol
• PCI_CH4 = 16 KJ/mol
• PCI_N2 = 28 KJ/mol
• PCI_C2H6 = 30 KJ/mol

RAPPORTO ARIA/COMBUSTIBILE

Dal bilancio atomico delle reazioni stechiometriche in ossido colpe si ottiene:

_lst = 1 / X_ol * (2/X_CH4 + 3,5/X_C2H6)

^lst / X_aria(1 - _lst) = 4,3850

MEDIA PESATA DEI RISPETTIVI

• CH₄
^lst = 2
• C₂H₆
^lst = 3,5

PER LE FRAZIONI MOLARI

Scriviamo la reazione con excess d'ossigeno:

• 0,1 CH₄ + 0,02 C₂H₆ + 0,03 NL + α (0,99 NL + 0,220 L) →
• A CO₂ + B H₂O + D O₂ + E N₂

C: 0,1 + 0,07 * 2 = A; A = 1,04 kmol CO₂/kmol

H: 4 * 0,1 + 6 * 0,07 = 2 * B; B = 2,02 kmol H₂O/kmol

O: α * 2 * 0,21 = 2 * A + D; α * 0,21 -2 = D

N: 2 * 0,01 + 2 * 0,79 * 2 = 2 * E = 0,01 + 2 * 0,79

[X _O2 ] F._U. = 0,04 = X _O2 / (1 - X_H2O)

X _O2 = 0,01 (1 - X _H2O)

0,04 = D / (A + D + E);

• D = 0,04 (A + B + E);
• = 0,04 (3,05 + 0,03 + α * 0,97)

BILANCIO ALLA CALDAIA

_m^CP1_hfict _he1+ _hwe _hf _[RA = Q_out + W_ndou + hf_cpc + [cpc](_Ta-_Tinfe)] +

[ (imc _PCI (1+cwos) + _hhecpc (_Ta-_Tinf)) imac (_Tinf-_infe) + imac _cpc(_Ta-_inf) =

imac (_{PCI (1 - 0.0005)} + he cpc (_Ta -_Tinf)] + imac cpc (_Tinf -_Tinf) + he PCI(_Tf - _Tinf)) - (∆ +1) _Cpc (_Ta-_T)+

= Q_out+ imac _PCI = imac (_PCI (1 - 0.0005)+ + _cpe (_Ta-_Ta) +-_infe)

+ 2_cpa (_{Ta-Tinf Ta})]

(imc [_cpacfa(2_pf-1)] + _{cpa (Ta}-_infe) + 2 _Tsub)+ cpa _Tf-(_PCI(_{Tf Tinf})] = (_T- 0.00003122) _cpa(_qiTa->sub>