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ESERCIZI DI TERMOFLUIDODINAMICA

Esercizio 1

Si vuole comprimere una portata d'aria ma = 5 kg/s aspirandola dall'ambiente (p1 = 1 bar, T1 = 20 °C), per portarla a una pressione p2 = 4 bar. Il rendimento adiabatico medio di compressione sia ηiad = 0.84, mentre il rendimento complessivo (ηiadηtmηel) valga η = 0.75.

  1. Lavoro di compressione isoterma ideale
  2. Lavoro di compressione adiabatico ideale (isentropico)
  3. Suddividere la compressione in due stadi aventi uguale rapporto di compressione con interrefrigerazione intermedia e calcolare il lavoro di compressione che ne risulta; per la suddivisione si imponga che l'interrefrigerazione sia tale da riportare l'aria all'ingresso del secondo stadio alla temperatura T1
  4. Lavoro di compressione reale con interrefrigerazione
  5. Tracciare nei piani p-v e T-S le trasformazioni rappresentanti i lavori calcolati
  6. La potenza elettrica assorbita in quest’ultimo caso. (γ = 1.4, Cp = 1 kJ/kgK, R = 287 J/kgK)

Soluzione: LTd = 116.6 kJ/kg, Lis = 143 kJ/kg, Lis(1+1) = 128.9 kJ/kg, Lt(1+1) = 153.5 kJ/kg, Pt(1+1) = 859.5 kW

Esercizio 2

Calcolare la potenza necessaria a comprimere alla pressione p2 = 5 bar una portata d'aria pari a 10 kg/s partendo dalla condizione di pressione ambiente e temperatura T1 = 30°C secondo le seguenti trasformazioni:

  1. Ideale isoterma
  2. Reale isoterma con rendimento isoterma pari a 0.75
  3. Ideale adiabatica
  4. Reale adiabatica con rendimento adiabatico pari a 0.75 (γ = 1.4, Cp = 1 kJ/kgK, R = 287 J/kgK)

Soluzione: Ptid = 1.4 MW, PT = 1.867 MW, Pis = 1.77 MW, P = 2.36 MW

Esercizio 3

Si vuole far espandere una portata d'aria ma = 80 kg/s aspirandola dall'ambiente (P1 = 20 bar, T1 = 900 °C), per portarla a una pressione p2 = 1 bar. La turbina a disposizione ha un rendimento adiabatico medio di espansione ηad = 0.87, mentre il rendimento complessivo (ηadηtmηel) vale η = 0.8. Si determini:

  1. Lavoro di espansione adiabatico ideale (isentropico)
  2. Suddividere l'espansione in due stadi aventi uguale rapporto di espansione con un riscaldamento intermedio e calcolare il lavoro che ne risulta; per la suddivisione si imponga che il riscaldamento intermedio sia tale da riportare l'aria in ingresso al secondo stadio di espansione alla temperatura T1
  3. Il lavoro reale e la potenza elettrica erogata nel caso con riscaldamento intermedio.
  4. Tracciare nei piani p-v e T-S le trasformazioni rappresentanti i lavori calcolati (γ = 1.4, Cp = 1 kJ/kgK, R = 287 J/kgK)

Soluzione: Lis = 677.6 kJ/kg, Lis(1+1) = 820.5 kJ/kg, Lt(1+1) = 713.8 kJ/kg, Ptt(1+1) = 52.5 MW

Termofluidodinamica

Compressore

mA = 5 kg/s

p1 = 1 bar

T1 = 20°C ➝ T(K) = 20 + 273 = 293K

p2 = 4 bar

η A0 = 0,84

  1. Rendimento complessivoη t = 0,75
  2. Calore di compressione isoterma ideale

Le = R · T1 · ln p2/p1

= 287 J/kg · K · 293 K · ln 4 = -146574,9 J/kg

  1. Calore di compressione adiabatico ideale (isotropico)

γ

Dettagli
Publisher
ilarrr
A.A. 2023-2024
66 pagine
SSD Scienze economiche e statistiche SECS-P/01 Economia politica
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher ilarrr di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Energia e sviluppo sostenibile e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Bergamo o del prof Barigozzi Giovanna.