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Cap.6 - Le macchine termiche semplici
( )
A
distr
= 13.9 ⎡⎣510 −3241−298.15⋅ 1.519 − 6.419 ⎤⎦+
⎡
⎛ 1473 ⎞⎤
+ 34.7 ⎢1.1 ⋅(1473−480) −298.15⋅⎜1.1⋅ ln ⎟ = 7.48MW
480
⎥
⎣
⎝ ⎠⎦
Questa grande perdita (rispetto ai 38 MW effettivamente scambiati) è dovuta al fatto che la
disponibilità di calore a 1200 °C nei fumi viene “sprecata” per riscaldare il vapore a “soli”
450 °C.
Si può anche definire un rendimento di secondo principio dello scambiatore nella forma
aum. di disponib. corrente fredda Ga( af 4−
af
3)
17653
ε= = = = 0.70
dimin. di disponib. corrente calda Gs( af1−
af
2) 25142
il che equivale a dire che solo il 70% della disponibilità ceduta dai fumi “sopravvive” alle
irreversibilità dello scambiatore.
ESEMPIO 7.7 – Analisi exergetica di una turbina a vapore.
Determinare la massima potenza meccanica ottenibile da una turbina a vapore che opera in
regime stazionario nelle seguenti condizioni
• portata di fluido G = 4.6 t/h;
• condizioni in ingresso: p 1 = 60 bar, T 1 = 600 °C;
• condizioni in uscita: p 2 = 0.1 bar, x 2 = 0.97.
Tramite le tabelle termodinamiche dell’acqua si ricavano i valori contenuti nella seguente
tabella (dove le caselle ombreggiate indicano i valori usati come input)
punto T, °C p, bar h, kJ/kg s, kJ/kg x
K
1 600 60 3658 7.1676 =
2 45.8 0.1 2653 7.299 0.97
2i 45.8 0.1 2271 7.1676 0.87
da cui si ha
= G ( h −h
) = 1.28⋅(3658
− 2653)
W ' m 1 2
=
( h1
−h2
)
( h − h )
1.286
MW
W '
m
G 1.286
ηT
=
= = 0.724
W '
m,
i
G
1 2i
1.775
Il bilancio di disponibilità per il sistema aperto a regime, adiabatico, risulta in
W = G ( a −a
) = G ( h −h
) −T
( s −s
) =
,1 f ,2
[
1 2 0 1
]
[ 3658 − 2653−
298.15⋅(7.167
− 7.299) ] = 1.337 MW
'
m,
a f
2
= 1.28⋅
si ha pertanto un rendimento di secondo principio dato da
W '
m
1.286
ε = = = 0.962
W ' 1.337
m,
a
Notare che il rendimento di secondo principio della turbina non corrisponde al rendimento
isoentropico introdotto nel cap.5 e i due valori sono notevolmente diversi in questo caso. La
ragione di questo è che il rendimento isoentropico fa riferimento ad una diversa condizione
finale (quella ideale) e soprattutto non tiene conto della disponibilità residua del vapore allo
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