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Cap.7 - I cicli termici delle macchine motrici
Infine la differenza di temperatura richiesta può essere ricavata ottenendo la temperatura T B,A
dei fumi nel punto A dal bilancio della sola sezione economizzatore della caldaia a recupero
G
T
B
c
B,
A
p
( T −T
) = G ( h − h )
= T
B,
A
5
5
GR
+
G
( h − h ) 6.96( 285.9 − 35.18)
7'
B
c
p
R
7
7'
7
= 440 +
⇒
51.2⋅1004.5
⋅10
6
= 590.5 K
ed essendo nota la temperatura del vapore all’uscita di tale sezione si ha
ΔT
= T −T
31.5 K
pinch
B, A 7'
=
che deve essere positivo per consentire lo scambio termico dai fumi all’acqua. Questa è la
posizione in cui le temperature dei due fluidi si avvicinano di più (v. Fig.30).
ESEMPIO 7-11 – Confronto tra il rendimento exergetico di un generatore di vapore
convenzionale ed uno a recupero.
Confrontare il rendimento exergetico del GVR di cui all’esempio 7.10 con quello di un
generatore di vapore convenzionale nel cui lato primario si utilizzino direttamente dei fumi di
combustione alla temperatura di ingresso di 1200 °C e di uscita di 167° C. Per semplicità,
considerare anche in questo secondo caso i fumi come aria standard.
I calcoli possono essere eseguiti con il foglio di calcolo EXCEL C7EX-GVAP.xls (che
richiede la libreria TPX).
Come risulta dell’Esempio 7.7, il rendimento exergetico di uno scambiatore è definito come
aum. di disponib. corrente fredda GR( af 8− a
7)
G
f
R
⎡h8 −h7−T0( s8 −s7
) ⎤
ε= = =
⎣ ⎦
dimin. di disponib. corrente calda GB( af 4− af
5)
⎡ ⎛ T ⎞⎤
4
GB ⎢cp( T4−T5) −T0⎜cpln
⎥
T
⎟
⎣
⎝ 5 ⎠⎦
dove si è considerato il fluido caldo un gas ideale con c p costante ed il processo isobaro.
Nel primo caso (GVR) si ha quindi
GR
⎡h8 −h7−T0( s8 −s7
) ⎤
ε
GVR
=
⎣
⎦
= 0.80
⎡
T ⎤
4
GBcp
⎢( T4−T5) −T0ln
T
⎥
⎣
5 ⎦
Nel secondo caso è necessario calcolare la portata di fumi necessaria G F , che è data
facilmente dal bilancio energetico dello scambiatore
GR
( h8 − h7)
GF
= = 21.8 kg/s
cp
( T4−
T5)
Ripetendo il calcolo si ha quindi.
GR
⎡h8 −h7−T0( s8 −s7
) ⎤
ε
CONV
=
⎣
⎦
= 0.65
⎡
T ⎤
4
GF
cp
⎢( T4−T5) −T0ln
T
⎥
⎣
5 ⎦
P.Di Marco – Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e Macchine Termiche 7-48