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Lezione 002
01. Il rendimento isoentropico di una trasformazione di compressione è il rapporto tra il lavoro reale e il lavoro ideale. Nessuna di queste valuta la compressione indipendentemente da ciò che l'ha preceduta ed è un indice della qualità della trasformazione.
02. Nel caso di sistema aperto, flusso stazionario e macchina adiabatica, l'equazione generale dell'energia in forma termodinamica è pari a L=c • (T2 -T1) per una trasformazione di compressione, con L positivo.
03. Si riduce a dL=dh, dove L è il lavoro scambiato con l'esterno e h è l'entalpia.
04. Si riduce a L=c • ΔT, dove L è il lavoro scambiato con l'esterno, cv il calore specifico a volume costante e ΔT la variazione di temperatura.
05. Il rendimento isoentropico di una trasformazione di compressione è il rapporto tra il lavoro reale e il lavoro ideale.
compressione: è il rapporto tra il lavoro ideale e il lavoro reale
nessuna di queste
valuta la compressione indipendentemente da ciò che l'ha preceduta
è un indice della qualità della trasformazione
04. Il rendimento politropico di una trasformazione di espansione:
valuta i singoli stadi di espansione in base a ciò che li ha preceduti
dipende dal rapporto di espansione
è pari al rapporto tra il lavoro reale e quello ideale
nessuna di queste
05. Il rendimento politropico di una trasformazione di compressione
dipende dal rapporto di compressione
è pari al rapporto tra il lavoro reale e quello ideale
è sempre inferiore all'isentropico
dipende dalla qualità della trasformazione attraverso gli indici k ed n della politropica
PANIERE DI PROGETTAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI - 4/74
Set Domande: PROGETTAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI
INGEGNERIA INDUSTRIALE (D.M. 270/04)
Docente: Cioccolanti Luca
Lezione 003
01. Il potere calorifico di un
solidiè necessario per garantire una completa combustione del combustibile04. La resa di un processo di combustioneè il rapporto tra la quantità di calore effettivamente prodotta e la quantità di calore teoricamente disponibile nel combustibileè influenzata dalla qualità del combustibile utilizzato e dall'efficienza del sistema di combustione05. La combustione incompleta si verifica quando non vi è una quantità sufficiente di aria per bruciare completamente il combustibileè causa di formazione di sostanze incombuste come il monossido di carbonio (CO) e gli idrocarburi non bruciati (HC)06. La combustione completa si verifica quando vi è una quantità sufficiente di aria per bruciare completamente il combustibileè caratterizzata dalla formazione di anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O) come prodotti di combustione07. La temperatura di fiamma è la temperatura massima raggiunta dalla fiamma di combustioneè influenzata dal tipo di combustibile utilizzato e dalla quantità di aria fornita al processo di combustione08. La combustione adiabatica si verifica quando non vi è scambio di calore tra il sistema di combustione e l'ambiente esternoè un caso ideale che non si verifica nella pratica, ma può essere approssimato in determinate condizioni09. La combustione umida si verifica quando vi è una quantità eccessiva di vapore acqueo presente nel processo di combustioneè causa di una diminuzione della temperatura di fiamma e di una maggiore formazione di sostanze incombuste10. La combustione secca si verifica quando non vi è presenza di vapore acqueo nel processo di combustioneè caratterizzata da una temperatura di fiamma più elevata e da una minore formazione di sostanze incombustesolidivaria tra il 10-30% per i combustibili gassosi- Nel caso di ciclo Brayton ideale chiuso
- le trasformazioni di scambio di calore con l'esterno sono isocore
- le trasformazioni di compressione ed espansione sono adiabatiche e reversibili
- le trasformazioni di scambio di calore con l'esterno sono adiabatiche
- le trasformazioni di compressione ed espansione sono adiabatiche
- Nel caso di ciclo Brayton ideale chiuso
- il rendimento dipende dalla temperatura massima di ciclo
- il rendimento non dipende dal calore specifico del gas
- all'aumentare della temperatura di fine compressione diminuisce la temperatura media di introduzione del calore
- il rendimento dipende unicamente dall'innalzamento di temperatura isentropico fornito dal compressore
- Nel caso di ciclo Brayton ideale chiuso il lavoro utile dipende
unicamente dal rapporto di compressione e dalle caratteristiche del fluido è nullo per rapporti di compressione uguali ad 104. Il ciclo di riferimento ideale delle turbine a gasnessuna di questeè costituito, tra le altre, da una trasformazione di espansione isotermaè il cosiddetto ciclo di Hirnpresenta una trasformazione di riscaldamento a pressione costante05. Quali sono le ipotesi adottate relativamente alle trasformazioni e al fluido di lavoro nello studio del ciclo Brayton chiuso ideale06. Scrivere e commentare l'espressione del rendimento di un ciclo Brayton chiuso ideale PANIERE DI PROGETTAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI - 6/74Set Domande: PROGETTAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICIINGEGNERIA INDUSTRIALE (D.M. 270/04)Docente: Cioccolanti LucaLezione 00501. Nel caso di ciclo di Brayton reale apertole trasformazioni di compressione ed esapansione sono considerate adiabatiche ma non reversibilila perdita principale è legata all'assorbimento di potenza da
aperto, il rapporto di compressione ottimale per il rendimento e il lavoro specifico coincidono per elevati valori di rendimenti delle turbomacchine. Le perdite per incompleta combustione sono trascurabili nelle turbine a gas operanti con elevato eccesso d'aria. Il rapporto di compressione ottimo per il rendimento aumenta per bassi valori dei rendimenti delle turbomacchine. Le perdite termiche sono dell'ordine del 5-10%. Nel caso di ciclo Brayton ideale aperto, l'impianto prevede l'impiego di scambiatori. L'introduzione del calore avviene tramite una combustione esterna. Si raggiungono temperature inferiori a quelle del ciclo ideale chiuso. Si utilizza aria come fluido di lavoro e la pressione inferiore del ciclo è pari a quella ambiente.apertoil fluido di lavoro è acqua/vapore il calore specifico del gas è costante nessuna di queste l'introduzione del calore avviene tramite una combustione esterna 05. Analizzare le perdite introdotte nel caso di ciclo turbogas reale 06. Quali sono le principali differenze tra il ciclo chiuso e il ciclo aperto di un impianto turbogas PANIERE DI PROGETTAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI - 7/74 Set Domande: PROGETTAZIONE DEI SISTEMI ENERGETICI INGEGNERIA INDUSTRIALE (D.M. 270/04) Docente: Cioccolanti Luca Lezione 006 01. Le perdite interne in un compressore sono legate allo sviluppo dello strato limite sui bordi esterni del compressore sono dovute alle perdite di calore sono dovute agli attriti meccanici sono principalmente legate al trafilamento del fluido tra la parte rotante e quella fissa nel caso di pale con sviluppo radiale elevato 02. La velocità di rotazione ottimale di un compressore è proporzionale al salto entalpico è molto difficile da conseguire per unaimpianti turbogas sono quelli a singolo stadioLa portata volumetrica di una macchina pluristadio diminuisce durante la compressioneLe perdite esterne in un compressore sono causate da perdite di massa inferiori all'1%, perdite legate ai moti vorticosi del fluido in direzione radiale, perdite legate allo sviluppo dello strato limite sui bordi esterni del compressore e perdite organiche superiori al 3%I compressori impiegati negli impianti turbogas presentano rendimenti fluidodinamici maggiori all'aumentare della velocità di rotazioneimpianto turbogas? Le curve caratteristiche di un impianto turbogas rappresentano la relazione tra la portata di gas e la pressione in ingresso e in uscita del compressore. Queste curve mostrano come varia l'efficienza del compressore al variare delle condizioni di funzionamento, come la velocità di rotazione e il rapporto di compressione per stadio. Le curve caratteristiche sono fondamentali per la progettazione e l'ottimizzazione dell'impianto turbogas, in quanto consentono di valutare le prestazioni del compressore e di determinare il punto di funzionamento ottimale.Un compressore è un dispositivo utilizzato per aumentare la pressione di un fluido, come ad esempio l'aria o un gas. Un esempio di compressore è il compressore a pistoni, che utilizza pistoni alternativi per comprimere il fluido.
Le principali perdite interne in un compressore possono essere causate da diversi fattori, tra cui:
- Perdite di tenuta: possono verificarsi perdite di fluido attraverso le guarnizioni o le tenute del compressore.
- Perdite di ricircolo: il fluido può ricircolare all'interno del compressore invece di essere compresso, causando una perdita di efficienza.
- Perdite di attrito: l'attrito tra le parti mobili del compressore può causare perdite di energia.
- Perdite di calore: il calore generato durante il processo di compressione può essere disperso nell'ambiente circostante, causando una perdita di energia.
Queste perdite interne possono ridurre l'efficienza del compressore e influire sulle prestazioni complessive del sistema.
Fonte: Paniere di Progettazione dei Sistemi Energetici - 8/74
Set Domande: Progettazione dei Sistemi Energetici
Ingegneria Industriale (D.M. 270/04)
Docente: Cioccolanti Luca
Lezione 007
- Tra le sostanze dannose per la turbina a gas, i metalli alcalini possono causare problemi di intasamento ai sistemi di adduzione del combustibile. Le ceneri tendono ad aderire nelle palettature a più alta temperatura. I metalli alcalini presenti possono formare HCl che è altamente corrosivo per le palettature. Il vanadio provoca problemi di intasamento ai sistemi di adduzione del combustibile.
- Non è possibile conseguire l'impiego di combustibili quali carbone e oli pesanti, limitate emissioni di inquinanti allo scarico, basse perdite di carico e un ampio campo di funzionamento stabile (pressione, temperatura, velocità e rapporto aria/combustibile) progettando un combustore di turbina a gas.