Sistemi energetici - esame svolto febbraio 2011

Esame 24/02/2011

Quesito 1

Dati

Q_scambio = 18 kW T_{olio in} = 93 °C T_{olio out} = 88 °C ṁ_{H2O refrigerante} = 2.8 m³/h = 0.7778 kg/s Cp_olio = 2.1 kJ/kg K Cp_H2O = 4.186 kJ/kg K T_{H2O in} = 22 °C

Fuori progetto

Q_dis = 14 kW T_{H2O in} = 34 °C ṁ_unknown = cost. ṁ_H2O = cost.

Portata Refrigerante

Q = ṁ_olio Cp_olio (T_olio - T_i)

ṁ_olio = Q_{non scambiato} / Cp_olio (T_olio - T_out) = 1.72 kg/s = ṁ_{F.P. olio}

Calcolo Tout, H₂O, non

T_out = T_in H₂O, non + ^Q_non/_{cpw mw} = 29,53 °C

Calcolo l'efficacia

ε = ^Q_scambio/_Qoo = ^{(h_Cp)_min (Tw_out - Tw_in)}/_{(hCp)min (T^Cin - T^Fin)} = ^{Tw_out - Tw_in}/_{T^olioin - T^win} = 0,07888

(h_Cp)_w = 3,255 ^kw/_°C min^ino (h_Cp)_olio = 3,549 ^kw/_°C T^w_out - T^w_in = 5,53 °C T^olio_in - T^w_in = 92 °C

Poiche ε = f(NTU, C_r) = cost.

e NTU = ^UA/_(hCp)min; UA=ωt; NTU = ^ωt/_{(hCp)min = ωt}

C_r = ^(h_Cp)_min/_(hCp)max; h_w=ωt = ^ωt/^h_olio=ωt; C_r = ωt

Reazione con eccesso di aria

0,90 CH₄ + 0,010 CO₂ + 0,005 C₂H₆ + 0,025 N₂ + α (0,7901 N₂ + 0,2091 Ar + 0,0001 O₂ + 0,031 Ar)

+ ACO₂ + B H₂O + D O₂ + E N₂ + FAr

+ kmol CO₂/kmol comb.

A=1

0,782 kmol 14c/kmol com.

CO₂: 0,90-t CO₂ A=1 0,782 kmol 12cO/Kmol com.

B=2,178+2D

D=0,85)_l/Kmol com

E=4,27

E=4,27

• (0,951+6
• 0,206

kmol Av/kmol com

kmol f.u

X CO₂=F)

:::

kmol f.u

_t

_t.

kmol Av/kmal com

kmol win

_t

:F ar

:

B_3)

kmol win

=1,2045

• (0,751)
• faves
• B

T = Teva - ΔTisc = 247,4°C

Teva = Tsat (reva) = 250,4°C

P = Peva = 40 bar

r = r_ls(T) + v_ls(T) [40 - P_isat(T)] * 200

=1072,8 + 0,0012 [40 - 3,81] * 200

= 1073,03

r_ls(T) = ^{1085,26 - 1062,23}/_{250 - 245} + ^{(249,4 - 245) + 1062,23}/250 - 245

= 1072,8

v_ls(T) = ^{0,001251 - 0,001240}/_{250 - 245} (249,4 - 245) + 0,001240

= 0,001265 m³/kg

P_sat(T) = ^{3,373 - 3,66}/_{250 - 245} (249,4 - 245) + 3,66

= 3.8305