Tracce Svolte Sistemi energetici e Macchine a fluido

Calcolo del rendimento idraulico e del controrecupero

nome: .............................. cognome: ................................ = .....

N1. Un turbocompressore preleva aria dall'ambiente (p = 1 bar, T = 290 K) e la invia all'ingresso 1 di un condotto a sezione circolare costante, di diametro d = (65 + N/2) mm, alla pressione p = 2(1.7+N/100) bar. Sapendo che la portata mandata dal compressore vale G = (0.7+N/50) kg/s, che l'esponente della politropica di compressione vale m = 1.45 e che il rendimento adiabatico del compressore vale η = 0.87, valutare il rendimento idraulico, η, ed il controrecupero, CR.

Sapendo, inoltre, che il flusso nel condotto è isotermo e che la pressione all'uscita del condotto è pari a (1.6 + N/100) bar, valutare il numero di Mach all'uscita del condotto, M, e la potenza dissipata per le resistenze passive nel condotto, P.

η = ................... CR = ................... kJ/kg M = .................. P = ..................

Un impianto a vapore rigenerativo con risurriscaldamento ha le caratteristiche seguenti: portata in caldaia, G = (200 + 3 N ) kg/s (η = 0.95, H = 11000 kcal/kg); entalpia all'uscita dal surriscaldatore, h = 3300 kJ/kg; entalpia all'uscita dalla turbina di alta pressione, h = 3000 kJ/kg; entalpia all'uscita dal risurriscaldatore, h = 3350 kJ/kg; pressione al condensatore, p = 0.05 bar; entalpia ingresso condensatore, h = 2450 kJ/kg; rendimento organico, η = 0.97. All'uscita dalla prima turbina viene spillata una portata pari al (13 + N/10)% di quella in caldaia a scopi rigenerativi; un secondo spillamento di una portata pari al (13+N/10)% di quella in caldaia avviene nella seconda turbina a h = 2900 kJ/kg. Le portate spillate vengono miscelate alla portata in uscita dal condensatore per effettuarne il preriscaldamento prima dell'ingresso in caldaia. Valutare: la potenza utile dell'impianto a vapore,

P e il rendimento η . A seguito di un aumento della potenza richiesta lo spillamento nella seconda turbina viene eliminato mentre il primo viene lasciato inalterato, e una parte del preriscaldamento viene effettuato in caldaia. Calcolare il nuovo rendimento utile dell'impianto η u′ .

di combustibile G b ′ ′P =..................M W η =.................. η =.................. G =..................kg/s

u u b3. Una turbina Francis veloce ruota ad n = 120 giri/min ed ha un numero di giri caratteristico n = (350 + N ) giri/min. Noti i rendimenti η = 0.86, η = 0.97, η = 1 ed il salto utile c y m vH = (38 + 0.2N ) m, calcolare il lavoro, L , e la portata, Q, che attraversa la macchina.

u iConoscendo, inoltre, c = w = (16 + 0.2N ) m/s, entrambe con componente periferica nulla, ψ = 0.96 e D = 0.8D , calcolare il diametro medio all'ingresso della girante D e la variazione di quota piezometrica H H

1 2− 3L =..........J/kg
Q=..........m /s
D =..........m
H H =..........mi

1 1 2−l--q ALA cc{ - trl.'1.o k tI IT.I- ;1.1i III TII / rIt /Iｾ＠ GlIl~ - lu qSJ)C \2L~II r(G\o llJ C,f-¾"'t-I- ｾ＠tR t-11 It t-ｾ＠ I 1•::'I r r1-I~-+----l-t 1 I"d t-+-f -r 'tt't:t f 1jI~-I Ir --IJ-1 j1--+-+---+-+-4----+----~~--4 I1r 1 ,_~~-4--1-----+-- I 1 1ｾ＠ tt ti- t I-.....,...-.+--+-+-~-+-1---1--1 ;! I III ｾ＠T C24 e1 :: 'L 1_,_....___L _ I I ( '' l l I ｾ＠ ls) ~o, 'L tI I I II kb- ~A II jItt I tII I r -1i i_+ Iｾ＠ l tI ttt- +t- -1-+ ｾ＠iｾ＠tｾ＠ ｾ＠ kbJ9G_z. · 0 ,1-i _ (_,. ; tt . r fJ .. ti ｾ＠vt~-. Jr ｾ＠t ｾ＠' 3\I~!Jq~\t IT~\\ 1f9!} "V\'I~ ~1:' t 0 f'l71ì ~ Oç-f f, ~fi\'_ ｾ＠ t ｾ＠\ ·\A irIe • - ' I • '• - · • • . ,I I -i· ,, Ir 1 1ç.)1 : t)°l

- - :. ""O> t7- r- t- +T. I I:i ＠ ｉＮtl -rI I r-~:·r•.=: --_ - - . , -tt~ . _ j ' ~-""-().~f <!'71"- ' ! ' ,~- ·ilt ｾ＠-i / l r - · , ·:../ \1 ' 1ｾ＠ ｾ＠ ＠ ｾ~ ::tyt:f_ \( v !~ ~yL't V)~- ·_- - ~ r J...LVVrr1t9riJ---+ifdO"):S ;--- (0. ' t ｾ＠t-- - I -- . ~· : ' ' • . _Jｾ＠ ｾ＠t . (!lJ-·-- ' -, t I -,,. •,- ~ 'J - "-,. I j'.:s r-\ :'i,Yt. 93l:.L :>//_SYf-,•§n r = _Q :r' 0:,'o/_'i;. • . I I ,', L.t+~- I. I t t ｾ＠ ｾ＠ ｾ＠-~ - s.2..~1J'51,VOÒ ~ : VOJ~r-01)\'13"\\ .t ]i.2.Y°1?'Wj~-i:-i ｾ＠s~0 . ~ ..?7J, "YIJ~ Cl.2.-\.<" sv\i'mi.:rm. \lsdl d r\?ì or-1/ìr~ì 1. - I ｾ＠ ＠ ｾ.' \· t '1 tv9 \Ir.--J~I _.., 'i. / \ 1---vn,-, r ,ｾ＠ ,1/ìl :V, ｾ＠J

i-,1 ' l.- fI Il tt·i •'.I_:-,V IJ_, t.J t-i : (It\-\'. •-rt ｾ＠ｾ＠ tt.-it- IrL -i- 1.I t'-I .l~-ｾ＠ -I ｾＺ＠ .j~----rI Lit----•·-~-;ti.,{f: iI II•/\I.. .•'•..-_;•..,i':-.ｾ＠ 1fl[' ' t-.'_:_· ｾ＠II.~ 11'lft' II ")fr+-r_______ !. ~q=,ｾ＠ｾ＠ =fi-'i-- -~---~-:_ _ç.L -•.--I.• ｾ＠·t- --.:- i-. ....II::+.-+-J.----- 1,r l-1--1---+-I_·-- __-:------T'-----• -t-- .tr._:t·-t- l t_1__; ____ f__Li-~-_I t'$r~-\;-~--~-·-:~--~ +-·-:-_-:.-T--1---_ =;::__:-.f-=~,1~-~---- __:-·r·-"1:-/JJ·--~-,---- ,,;d' i -~---=:-f 1;_. e--,':'-r+~ i,I_::::---··..-:.--1 1.. t- .'._I-+-+-1---+ .\j:_,)'_j__ 1I T ｾ＠Ｍﾷ＠t ｾ＠_-_. __-·1_-~.--+-1--1---1--+--+-1--+--t~t-t-'1,~ -~--'~'~---11___J_~_ r

--:-·-r-Uｾ＠H--~-'-: h ti+tf 'r-r'.J_;.J _i1_i_, ±t-1 .tJI--i-J-0] ~è?~VfL~ !i; JII-- ｾ＠ -2;~::- cti:s-h? t'i:~ç,4,_ ')?~j~-'~,,>,-~I ~-= -dT't i:.j' I-'. I''-,_I.I.-- t1Ift'-:ｾ＠ f---------- Y-- ~r'·.·-W-:- f -r,J-. --.-:-!------+----1----- tl_f_'._-:_tp:_(\i.f-'w) -_,~ :,-1-~ì/2' ')-l"JV- bS1