Esercizi con svolgimento Macchine a fluido - Turbine a gas e a vapore

1. Fissando la temperatura e conseguentemente la pressione al condensatore, la potenza ed il rendimento di un ciclo a vapore dipendono dalle pressioni di evaporazione e dalla temperatura di surriscaldamento; vero

2. Lo scopo della rigenerazione è quello di aumentare il rendimento dell'impianto

3. In un impianto a vapore deve essere sempre presente un condensatore; vero

4. Spiegare le principali motivazioni ottimistiche si applica il surriscaldamento negli impianti turbine a vapore: - aumentare il potenziale - aumentare il rendimento - aumentare il titolo di vapore

massimo 1-2 surriscaldamenti - aumentare densità - aumentare il diametro delle tubazioni

5. Calcolare le perdite exergetiche in uno scambiatore in controcorrente, trascurando le perdite di pressione, sapendo che: lato 3-4 acqua

P = 1 bar T_i = 60°C T_e = 90°C

lato 1-2 fumi q_m = 42 2.157 kg/k T_i = 120°C T_e = 340°C m_f = 100 kg/s

L_i - E_u + C_u = (h3_o - h1_u) + (T2 ln_u T1

L₂ - E₂ + (m2 - m1

) T_i - T_y q_f (h2- h1

c_pe (T3 + T2

L₂ Coffee_lu (

) + c_p q_f c_pe lu (T - G_p T2 - 38

88.75 kJ/kg

6. Indicare brevemente gli effetti della diminuzione della pressione del condensatore su di un impianto a vapore: - aumentare il rendimento - aumentare la potenza utile - dimminuisce la temperatura di condensazione - aumentase il titolo di fine espansione

7. Indicare sul piano h-3 il ciclo di un tipico impianto a vapore composto da generatore di vapore, turbina, condensatore, degasatore e pompa di alimento

2. Disegnare lo schema del degasatore e spiegare brevemente il principio di funzionamento

3. L’utilizzo di torri evaporative a contatto in impianti a vapore comporta:

• problemi ambientali dovuti al riscaldamento dell’acqua di raffreddamento
• variazione della temperatura in ingresso delle caldaie con la stagione

10. Gli impianti a vapore nelle maggior parte dei casi non sono supercritici perché:

• l’aumento relativo di rendimento è sempre minore all’aumentare della pressione in caldaia

11. Il titolo all’uscita delle turbine di impianto a vapore deve essere il più alto possibile: vero

12. La regolazione delle turbine a vapore per laminazione comporta:

• diminuzione delle portate che escono in turbina
• diminuzione del rendimento della turbina

13. Per un impianto a vapore con 2 rigeneratori a miscela, qual’è il grado di rigenerazione che

ottimizza il rendimento? 0,5 < R < 1

14. Si tracci lo schema del circuito acqua-vapore di un generatore di vapore a corpo cilindrico

e Circolazione assistita

15. In un ciclo a vapore di potenza pari a 560 MW il rendimento è pari ad 40%. Si

stimì la portata acqua necessaria al raffreddamento del condensatore, supponendo che il

massimo incremento di temperatura consentito sia di 5°C

γ =

Q₂

Q₁

Pu = 560 MW

Q₁ = 1400 MW

Q₁ =

Q₂

1-γ

Q₂ = 840 MW

m_a=

Q₂ = m_a c_p ΔT

5

m_a =

Q₂

c_p ΔT

m_a =

Q

c_p ΔT

c_p

c_p = 4,18 kJ

=

4,1833,77 kg/s

=

Q_a = 40 m/s

1. Elencare i principali vantaggi di una TAG a circuito chiuso...
2. L'ingresso di vapore nelle TG in CC può comportare:
• Perdita di rendimento delle T dovute dei fumi: ne scende l'all[o] CC.
• Aumento delle emissioni CO₂ rispetto ai valori di acqua.
3. Il ciclo limite di una TAG differisce da poca del ciclo ideale in quanto...
4. Nel ciclo ideale di una TAG, il lavoro specifico diminuisce...
• Ha un massimo in corrispondenza di 14 < β < 18.
5. La regolazione della TAG per quantità permette di mantenere...
6. L'R del lavoro del ciclo limite diminuisce con l'inter-> Falso.
7. Il rendimento del ciclo limite diminuisce con l'inter-> Vero.
8. In un impianto TAV si utilizzano...
9. Qual è la funzione del corpo cilindro nei generatori di vapore?
10. Fornire una descrizione del condensatore presente in impianti...
11. Descrivere il circuito acqua vapore in un generatore di vapore...

P₁ = 100 kPa

T₁ = 300 K

T₃ = 1300 K

P₆ = 12

P₂ = 3

P₂ = P₁∙i₁₂ = 300000 Pa

T₂ = T₁∙i_12^(k-1)/k

4.420,621 K

T₂ = 430,4128 K

P₃ = P₂ = 300000 Pa

T₃ = 1300 K

P_rott = 12.2

P₃∙i_3,4 = P_3,4 ^12.2 /4

P₃ = 1200000 Pa

T₂₆ = 490,378 Pa

4.42036

P₅ = P₄ = 12000000 Pa

T₅ = 1300 K

P₆ = P₂ = 100000 Pa

T₆₅ = 639.1545 K

T₆ = T₅−hp^2i₁₂

T₆ = 705.7239 K

z²

w_u = z₂ = -2

、h₁₂

π = -8 h_{12 (mass rather than em)}

m_dot ∓ kg/s

d-2 - q t= 200% _{pa orm}..200 kg/s

e, ∓q e

4 m_dot = m_dot i_dot = 179.072 kg/s

w_net

w_zx - h_s - h₍) w = ࢅ

γ _e = w_u

γ = 0.36 = 36 %

η_exmo = ^{E_IN - L_x}/_EIN

L_x,turb = Ta C_p ln ^T₃/_Tm = 12,066 kJ/kg

L_x,comp = Ta C_p ln ^T₂/_T1 = 29,9244 kJ/kg

L_x,scamb = C_p ln ^T₇/_T3 = 20,6642 kJ/kg

L_x,gen = Ta ⟨ q_f ln ^T₇/_T6

η_exmo = 0,4984 = 49,84%

P_amb = 1.01325 bar

P_el = 80 bar

T_max = 540 °C

T₆ = T_6s + ΔT_6-8 = 80 °C

T₁₂ = T_G = 80 °C

P₅ = 80 bar

T₅ = 540 °C

T₆ = 30 °C

S_6s = S₅ = 6.8501 kJ/kg K

x_6s = ^{S_6s - S_cli}/_{Scls - Scli} = 0.8837

h_cli = 334.952 kJ/kg

h_cls = 2438.01 kJ/kg

x = ^{h_xs - h_cli}/_{hcls - hcli}

h₂ = x_6s (h_cls - h_cli) + h_cli = 2374.12 kJ/kg

h₉ - h_cli = h_xs

T₁₂ = T_G = 80 °C

P₁ = P₈ = 0.474713 bar

h = 2542.6237 kJ/kg

h₁ - h_cli = 334.932 kJ/kg

S₂ − S_cli = 1.07537 kJ/kg K

V_e = 0.001029 m³/kg

P₂ = P₃ = P₅ = 80 bar

interpolando

T_d = 80.4266 °C

m_a = 9

h₂ − h₁ = c_p (T₂ − T₁)

h₂ = h₁ + c_p (P₂ − P₁) = 393.2354 kJ/kg

S₃ = 1.07538 kJ/kg K

T₂ = 80.4437 °C

V_G (S_cks - S_cli) + S_cli = 7.3268 kJ/kg

T₃ = 295.102 °C

h₃ = 1317.08 kJ/kg

S₃ = 3.2077 kJ/kg K

T₄ = 275.021 °C

h₂ = 2758.61 kJ/kg

S₄ = 5.7448 kJ/kg K