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Cap.7 - I cicli termici delle macchine motrici
ESERCIZI
ESERCIZIO 7.1
Determinare il rendimento di un ciclo reversibile di Rankine a vapore saturo evolvente fra le
temperature T 1 = 100 °C e T 3 = 300 °C.
[0.29]
ESERCIZIO 7.2
Un impianto a ciclo Brayton eroga 15 MW di potenza utile. La temperatura minima del ciclo
è T 1 = 300 K e la massima T 3 = 1400 K. La pressione di ammissione al compressore è p 1 = 1
bar, e il rapporto di compressione è p 2 /p 1 =10. Si assuma che il fluido di lavoro sia aria (gas
ideale) con c p costante, R= 287 J/kg K, k = 1.400. Tracciare il ciclo sui diagrammi p,v e T,s e
calcolare le condizioni a fine compressione (T 2 ) e a fine espansione (T 4 ), il rendimento del
ciclo e il valore della portata massica di aria nell'impianto nelle seguenti condizioni:
a) ciclo Brayton ideale senza rigenerazione;
b) ciclo Brayton senza rigenerazione con rendimento isoentropico del compressore ε c = 0.85 e
della turbina ε t = 0.88;
caso p 2 T 2 T 4 η G
bar K K = kg/s
a) 10 579 725 .48 37.7
b) 10 629 806 .34 56.3
ESERCIZIO 7.3 (adatto alla risoluzione tramite calcolatore)
Con riferimento all’esercizio precedente, mantenendo costanti tutti gli altri dati, si traccino i
diagrammi del rendimento in funzione del rapporto di compressione nei due casi.
ESERCIZIO 7.4
Si consideri un ciclo a vapore d'acqua avente le seguenti caratteristiche: temperatura all'uscita
del condensatore T 1 =35°C, pressione all'ammissione in turbina p 3 = 12 MPa, portata di fluido
G = 360 t/h. Calcolare il valore del rendimento, del titolo in uscita alla turbina (x 4 ) e della
potenza netta erogata dall'impianto nelle seguenti condizioni:
a) ciclo a vapor saturo (il vapore entra in turbina in condizioni di saturazione, x 3 =1);
b) ciclo a vapore surriscaldato, con temperatura di ammissione in turbina T 3 = 600 °C;
c) ciclo a vapore surriscaldato con temperatura di ammissione in turbina T 3 = 600 °C,
espansione in turbina fino al p 3' = 0.6 MPa e risurriscaldamento fino a T 3 " = 600 °C.
In tutti i casi, si consideri l’espansione in turbina ideale (adiabatica e reversibile).
caso η x 4 W
= = MW
a) .39 .64 100
b) .44 .8 152
c) .45 .989 169
P.Di Marco – Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e Macchine Termiche 7-66