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Tema di Esame 28/01/2018
Esercizio 1
6 5
3 4
NB in rosso sono indicati i risultati riportati nelle soluzioni del tema d'esame: importante capire il procedimento e ottenere risultati ragionevolmente vicini a quelli "ufficiali".
T1 = 15°C = 288,15 K
T2s = T1 βγ-1/γ = 288,15 ⋅ 4,1/1.4 = 524,87 K = 248,82°C
Φe = Φes/Φ1 = 4,1/Φ1 - 1 = 0,2857 → βΦe-1
yadc = Cpa (T2s - T1)/Cpc (T2 - T1) → T2 = T1 + 1/yadc (T2s - T1) =
= 15 + 1/0,814 (248,82 - 15) = 293,03°C
Hp. no perdite di carico → Pi = P3 = P2 e P5 = P6 = P4
→ anche la turbina ha rapporto delle pressioni pari α β
! T3 incognita → Ricavo da procedura iterativa:
• T(o)4/T(o)1 bilancio energetico in cdc:
meCpe (T3 - Tref) + ṁ PCI = ṁ Cpg (Tu - Tref) ; Tref = 25°C
→ L Cpe (T3 - Tref) + PCI = (L+D) Cpe (Tu - Tref)
T(o)3 = Tref + (L+D) Cpg (T(o)u - Tref) - PCI/2 Cpe
Formulas
T55 = T4 (1/β)(γt-1/γt) ; φz = γt-1/γt = 1.33 - 1/1.33 = 0.2681
→ψad,t = 1-(1/β)(φM/φt) = 0.2481
1-(1/β)(0.2681) = 0.905
1-(1/4.3)(0.2481)
ψad,t = φz (T4-T5)
T5 = T4 - ψad,t (T4-T55)
- ε = T3-T2/T5-T2 → T3 = T2 + ε (T5 - T2) and compare with T3(0)
- if |T3(1) - T3(0)| < 10°C, OK
- HP: T4(0) = 1000°C = 1323.15 K → T3(0) = 25 + (60 + 1).1.18(100-25) - 48388/60.4.005 = 506.10°C
- T55 = 1323.15 (8)(0.2681) = 819.68 K = 546.53°C
- T5 = 1000 - 0.905 (1000 - 546.53) = 599.11°C
- T3(1) = 293.03 + 0.60 (599.11 - 293.03) = 476.08°C → |T3(1) - T3(0)| > 10°C → NO
With T4(0) = 1050°C = 1323.15 K → T3(0) = 466.42°C
- T55 = 789.83°C ; T5 = 567.35°C
- T3(1) = 457.62°C → |T3(1) - T3(0)| > 10°C → NO (skip hot steam)
With T4(0) = 1060°C = 1333.15 K → T3(0) = 658.35°C
- T55 = 795.80 K = 522.65°C ; T5 = 573.70°C
- T3(1) = 461.43°C → |T3(1) - T3(0)| < 10°C → OK
→ T3 = 461.43°C ; T5 = 573.70°C
From balance CdC I have T4 = 25 + (60 + 1).1.18 (461.43 - 25) + 48388/60.4.005 = 1062.58°C
punto L
hL = hE - Yc1 (hE-hLS)
= 3324,57 - 0,80 (3324,57 - 2944,58) = 2999,58 kJ/kg
Wele + Yc1 mhp (hc1 - hL) = 296,6 · 41,104 (3324,57 - 2999,58) = 3441,1 kW
punto R
pR = p2 - 1 bar = 100 kPa ; TR = 90°C
TR = TSat (100 kPa) La liq sottoraffa
hR = hls (100 kPa) - Cpw(TSat - TR) = 417,44 - 4,18(99,6 - 90) = 377,25 kJ/kg
̇Qv = ̇mlp (hL-hR)
̇mv =
26000
hL-hR
26000
2999,58 - 377,25 = 9,915 kg/s
punto M
Miscellamento:
̇mHP - ̇mLF
HL
M
HE
̇mLP
̇mHP - ̇mLF + ̇mP
HM
̇mHP - ̇mLF(hL + ̇mlphE) = (̇mHP - ̇mLF + ̇mlphM)
̇mHP - ̇mLF(41,104 - 9,915) - 2999,58 + 2197,2943,22 = 2380,19 kJ/kg
41,104 - 9,915 + 2197
pM = pL = 1000 kPa ; intercplo fra 250 e 300°C (vap, surrisc.)
h250 = 2943,22 kJ/kg ; Δ 250 = 6,9266 kJ/kg K (già trovata [prima])
h (1000 kPa, 250°C) = h250 = 3054,70 kJ/kg 1s (1000 kPa 300°C) = 31247 kJ/kg K
hM - h250 = h250 + Δ
h300 = h250 h300 - h250
&#916; m = &#916; 250
3054,70 - 2943,22
Δ 7,1247 - 6,9266) = 6,9961 kJ/kg K
Bilancio all'albero gen. gen.
ηmẆT1 = Ẇc → ηmṁfgcpg(T3-T4) = ṁacpa(T2-T1)
T4s = T3 - ṁacpa(T2-T1) = 1105,11 - 120⋅1.005 (542,20 - 15) = 684,38 °C
ṁmcpg 0,99⋅122⋅1,48 = 957,53 K
γT1 = cpg(T3-T4) → T4s = T3 - 1 (T3-T4) =
cpg(T3-T4s) γ
= 1105,11 - 1 (1105,11 - 684,38) = 675,89 °C = 889,04 K
0,86
T4s = T3 1/ βT1 → βT1 = T3 = 1379,261,33
T4s (1379,261,33-1) (5,853)
889,04
Pt4 = P3 = 22,7677 = 3,8899 bar
βT1 5,853
T5 = T4 - ΔTcls = 684,38 - 8 = 676,38 °C = 949,53 K
P5 = P4 = 3,8899 bar (Hp. no perdite di carico)
P6 = Pz + ΔPgf = 0,9997 + 100 ⋅ 9,81 ⋅ 10-5 = 1,0095 bar
βt2 = P5 = 3,8899 = 3,853 ; φg = γ - 11,33-1 = 0,2481
P6 1,0095 γ 1,33
ηod;t2 = 1 - 1 (1/3,853)0,284-0,88
(φ+1)&sup>-γ&sup>1
1 - 0,2481 = 0,897
1 - 1/ (3,853)
T6s = T5 1/3,853 = 949,531/