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Cap.7 - I cicli termici delle macchine motrici
realizzato alla temperatura media tra quelle di saturazione delle pressioni inferiore e
superiore del ciclo, ovvero T 6 = (T 4’ + T 7 )/2.
Di solito si eseguono spillamenti multipli, a diverse pressioni: il grafico di Fig.13 mostra
tuttavia che il rendimento tende ad un asintoto orizzontale all’aumentare del numero di
spillamenti.
ESEMPIO 7-5 –Ciclo Rankine con spillamento.
Un ciclo Rankine a vapore surriscaldato lavora tra le pressioni e temperatura di ammissione
in turbina di 100 bar e 500 °C e la pressione al condensatore di 0.04 bar. Il vapore viene
spillato alla pressione di 20 bar. La portata di vapore vale G = 30 kg/s. Determinare i
rendimenti di primo e secondo principio, la potenza meccanica utile, la potenza termica
ceduta in caldaia e la portata massica unitaria.
I calcoli sono eseguiti tramite il foglio di calcolo EXCEL C7RANKSPIL.XLS (che richiede
la libreria TPX). Alternativamente si può utilizzare il programma RACY (Mastrullo,
Mazzei, Vanoli, Termodinamica per Ingegneri, Liguori).
Le proprietà del fluido nei punti chiave del ciclo sono riportate nella seguente tabella
Temp. Pressione Volume spec. Entalpia Entropia Titolo
C MPa m3/kg kJ/kg kJ/kg/K
1. 28.96 0.004 0.001004 121.4 0.4226 0
2. 29.01 2 0.001003 123.4 0.4226
3. 212.4 2 0.001177 908.8 2.447 0
4. 213.9 10 0.00117 918.2 2.447
5. 500 10 0.03279 3374 6.597
6. 260.8 2 0.1146 2930 6.597
7. 28.96 0.004 26.68 1987 6.597 0.7668
Il rapporto di spillamento è dato da
h3 − h1
Y = = 0.28
h6
− h1
Il rendimento di primo principio vale
( h5 − h6
) + (1 −Y
)( h6
− h7
)
η =
= 45.3%
( h5
− h4
)
e quello di secondo principio
η η
ε = = = 0.74
η T
C 7
1−
T5
La potenza meccanica utile è data da
W '
mu
= G⎡⎣( h5 − h6) + (1 −Y) ( h6 − h7)
⎤⎦
= 33.4 MW
La potenza termica ceduta in caldaia si ottiene da
W tc
= G ( h5 − h4
) = 73.7 MW
ed infine la PMU è data da
P.Di Marco – Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e Macchine Termiche 7-19