Appunti Energetica

Molta dell'energia è persa nel condensatore attraverso scambio di calore con

l'acqua di raffreddamento. Il calore perduto è, tuttavia, calore latente a una

temperatura molto vicina a quella dell’ambiente e quindi energia di qualità molto

bassa (in termini exergetici).

Ora nelle applicazioni di potenza convenzionali la successiva espansione serve per generare la potenza utile. Nel turboreattore aeronautico invece determina la spinta.

Il calcolo della temperatura adiabatica di fiamma di un combustibile viene

fatta a partire da un bilancio energetico molare, ipotizzando che tutta

l’energia liberata nel processo venga utilizzata per formare le nuove sostanze

e poi per riscaldare il gas. Ovviamente più è semplice la molecola del

combustibile più elevata tende ad essere il valore della temperatura

adiabatica di fiamma!

Mentre le altre emissioni, in particolare quelle legate allo zolfo presente nel combustibile (in caso di carbone e olii combustibili), quali SOX ed all’azoto presente nell’aria e che

reagisce con l’ossigeno formano NOX, o tutte le emissioni legati alla presenza di ceneri (nel caso del carbone) o legate ad idrocarburi incombusti (nel caso di combustibili

liquidi) possono essere ridotte al massimo, quelle di CO2 no, perché proprio dalla ossidazione del carbonio deriva il «rilascio di energia nel processo di combustione».

In effetti, i motori a combustione interna si basano più esattamente sul ciclo Sabathé, detto anche dual combustion o

limited pressure (temperature). In questo ciclo termodinamico di riferimento la combustione avviene in parte

a pressione costante ed in parte a volume costante. Sia il motore ad accensione comandata, al posto del ciclo Otto, che il

motore ad accensione spontanea, al posto del ciclo Diesel, seguono con migliore approssimazione un ciclo Sabathè: il

primo con una più marcata componente isocora, il secondo con una più marcata componente isobara

I rigeneratori vengono usati quando non si vuole contaminare il fluido caldo

con quello freddo mediante miscelamento e quando l’elevata temperatura di

uno dei due ed eventualmente le particelle solide (cenere, residui di

combustione ecc.) ivi disperse, sconsigliano l’impiego di uno scambiatore a

superficie. I rigeneratori hanno trovato nel passato particolare impiego

nell’industria siderurgica.

- Scambiatori di tipo tubo-tubo a semplice passaggio - Scambiatori tubo-tubo a più passaggi - Scambiatori a tubi e mantello (shell and tube) -

Scambiatori a piastre - Scambiatori a piastre alettate - Scambiatori a tubi alettati - Scambiatori a spirale - Scambiatori compatti

Pur se il rendimento di primo

principio delle macchine quali

pompe di calore è superiore

all’unità, sarebbe utile considerare

le due differenti forme di energia

che vengono utilizzate:

l’alimentazione è elettrica, mentre la

forma termica trasferita è comunque

a bassa temperatura. Si tratta di impianti interessanti da un punto di vista termodinamico, ma molto complicati da un punto di vista della gestione: si tratta

di impianti chimici più che di impianti di conversione energetica. Posso funzionare anche utilizzando olii non convenzionali

Affinché la risorsa geotermica sia energeticamente sfruttabile, occorre potere trasportare in superficie il calore dovuto alla presenza di una intrusione

magmatica. Deve esistere, al di sopra di tale intrusione uno serbatoio (strato di rocce fratturate o porose), dove possano circolare fluidi geotermici ad

elevata temperatura (acqua/vapore). Deve infine esistere una copertura di rocce impermeabili, che impedisca la fuoriuscita in superficie dei fluidi e la

dissipazione del calore

Il collettore è formato essenzialmente da un contenitore (detto carter) nel quale sono inseriti una piastra captatrice solitamente in materiale metallico annerito (lamiera di acciaio o di rame o di

alluminio), da una o più lastre di vetro poste al di sopra della piastra captatrice ad una distanza variabile fra 1 e 2 cm e infine dal coibente posto fra carter e piastra captatrice.

Da un punto di vista qualitativo con l’aumento della temperatura del

collettore le perdite per irraggiamento diventano progressivamente più

rilevanti delle perdite per convezione, mentre quelle per conduzione

sono comunque sempre poco rilevanti.

Possono far parte di un impianto fotovoltaico anche le batterie, utili all’immagazzinamento dell’energia. Esse sono d’obbligo quando l’impianto non è collegato

alla rete pubblica (si parla di impianti in isola o isolati); non necessarie, ma spesso utili, quando l’impianto è collegato alla rete

regolare la frequenza e la tensione dell’energia elettrica,

• proteggere il sistema da cortocircuiti o sovratensioni di rete,

• monitorare il funzionamento dell’impianto,

• rilevare eventuali guasti interni L’entalpia di una sostanza, funzione della pressione e

della temperatura, è uguale alla somma di due

termini: l’entalpia associata con la formazione di

quella determinata sostanza e la variazione di

entalpia associata con il cambiamento dello stato

termodinamico a composizione costante

Essa assume grande importanza nella pratica perché lega il numero di Nusselt (nel quale è presente h) con il coefficiente di attrito, f di più agevole determinazione

sperimentale. Pertanto da una campagna di misure meccaniche del coefficiente di attrito si possono conoscere i valori del coefficiente di convezione.

Lo stato 5 di vapore saturo secco è quello della parte di vapore che non si è condensata; questo vapore può essere usato per raffreddare in modo isobaro il gas caldo ad alta pressione e

a temperatura del punto 2 fino a portarlo in condizioni 3. È sufficiente per lo scopo uno scambiatore di calore a superficie in cui da un lato fluisca il vapore a bassa pressione e dall'altro

lato il gas ad alta pressione. In questa operazione il vapore si surriscalda, quindi superata la temperatura critica diventa gas a bassa pressione alla temperatura del punto 6.