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Cap.7 - I cicli termici delle macchine motrici
PMU =
G
'
W mu
= 0.72kg/MJ
Effetto delle irreversibilità nel ciclo Rankine
Ogni componente del ciclo Rankine presenta un certo grado di irreversibilità, che riduce le
prestazioni del ciclo rispetto al caso ideale. Le irreversibilità nella pompa hanno un effetto
trascurabile, per il basso valore della potenza richiesta. Parimenti, le cadute di pressione nel
condensatore hanno un effetto trascurabile. Le cadute di pressione tra pompa e turbina
possono arrivare a circa 30 bar in un impianto termoelettrico tradizionale (incluso
l’attraversamento di tutti i preriscaldatori) su una pressione di ammissione del vapore in
turbina di circa 170 bar: dato il basso valore della potenza di pompaggio del fluido, anche
queste hanno tutto sommato una influenza trascurabile. Le irreversibilità nella turbina sono
comunque le più rilevanti: abbiamo già visto che il rendimento isoentropico della turbina
oscilla all’incirca tra 0.85 e 0.90: tale valore comporta una corrispondente riduzione della
potenza erogata dalla turbina, e quindi del rendimento di primo e secondo principio. L’unico
piccolo vantaggio della irreversibilità della turbina consiste nel fatto che il vapore in uscita ha
un titolo maggiore rispetto al caso ideale, vedi Fig.8.
Un'altra grossa fonte di irreversibilità, che noi però abbiamo considerato esterna al ciclo, è
dovuta allo scambio termico con elevata differenza di temperatura in caldaia fra i prodotti di
combustione (circa 1200 °C) ed il vapore, che non supera i 600 °C. Questo comporta la
distruzione di una rilevante aliquota di disponibilità dei fumi stessi. Vedremo
successivamente come il ciclo combinato ponga rimedio a questo inconveniente.
h
3
4i
4
C
2
1
Figura 8: Ciclo Rankine a vapore surriscaldato sul diagramma h-s: confronto tra espansione
in turbina reversibile ed irreversibile.
s
P.Di Marco – Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e Macchine Termiche 7-12