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Cap.7 - I cicli termici delle macchine motrici ESERCIZIO 7.5 Si ripetano i calcoli dell’esercizio precedente considerando una espansione in turbina reale con rendimento isoentropico 0.88. caso η x 4 W = = MW a) .34 .69 87 b) .385 .88 133 c) .40 .92 149 ESERCIZIO 7.6 In un impianto a vapore della potenza W = 2000 kW il fluido motore evolve reversibilmente secondo un ciclo di Rankine a vapore surriscaldato tra le temperature di ammissione in turbina di 300 °C (a 70 bar) e quella nel condensatore di e 40 °C. Determinare il rendimento del ciclo semplice e di quello con uno spillamento rispettivamente a 50, 30, 5, 2 bar. Si assuma che le condizioni dell’acqua in uscita dal rigeneratore siano pari a quelle di liquido saturo. Suggerimento: per la soluzione, si può fare uso del programma RACY [0.37; 0.379; 0.388; 0.398; 0.396] ESERCIZIO 7.7 In un impianto a vapore, supposto reversibile, della potenza di 5000 kW circola vapore prodotto alla pressione p 3 = 20 bar ed alla temperatura T 3 = 300 °C da un generatore di vapore che brucia 2000 kg/h di combustibile (potere calorifico inferiore 30000 kJ/kg). L’acqua entra nel generatore a 40 °C. L’aumento di temperatura nella pompa è trascurabile. Determinare il rendimento del generatore di vapore, il rendimento del ciclo, la portata di vapore e la portata massica unitaria in kg/kJ. [0.93; 0.32; 5.47 kg/s; 1.09x10 -3 kg/kJ (0.39 kg/kWh)] ESERCIZIO 7.8 In un ciclo il vapore entra in turbina alla pressione di 20 bar ed alla temperatura di 400°C. La pressione nel condensatore è di 0,2 bar e il liquido esce dal condensatore in condizioni di saturazione. Assumendo che le trasformazioni che subisce il fluido all’interno della turbina e della pompa siano adiabatiche e reversibili: a) Determinare le condizioni in tutti i punti del ciclo b) Calcolare il calore ed il lavoro scambiato in ogni trasformazione e nel ciclo c) Calcolare il rendimento del ciclo d) Confrontare il rendimento del ciclo in esame con quello del Ciclo di Carnot equivalente. [vedi soluzione completa in app.6] ESERCIZIO 7.9 Si consideri un ciclo Rankine internamente reversibile a vapore surriscaldato per il quale siano state fissate la temperatura del vapore all’ingresso della turbina e la pressione di condensazione. Quale è l’effetto dell’aumento di pressione nel generatore di vapore su: lavoro della pompa (a) aumenta (b) diminuisce (c) resta lo stesso lavoro turbina (a) aumenta (b) diminuisce (c) resta lo stesso P.Di Marco – Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e Macchine Termiche 7-67
Cap.7 - I cicli termici delle macchine motrici calore in caldaia (a) aumenta (b) diminuisce (c) resta lo stesso calore condensatore (a) aumenta (b) diminuisce (c) resta lo stesso rendimento del ciclo (a) aumenta (b) diminuisce (c) resta lo stesso titolo vapore uscita turb. (a) aumenta (b) diminuisce (c) resta lo stesso [vedi soluzione completa in app.6] ESERCIZIO 7.10 Aria alla temperatura di 300 K ed alla pressione di 100 kPa entra nel compressore di un impianto a turbina a gas che opera seguendo un ciclo di Brayton. Il flusso di massa è di 5 kg/s e la temperatura massima che raggiunge l’aria è di 1200 K. Supposto che il rapporto di compressione sia 4, determinare: a) Il rendimento dell’impianto assumendo ideali la compressione e l’espansione; b) La potenza in uscita, sempre in condizioni ideali; c) Se il compressore e la turbina non operano in condizioni ideali, quale dovrebbe essere il rendimento isoentropico di ciascun componente per non avere lavoro utile? d) Quali dovrebbero essere, per questo caso le temperature in uscita dalla turbina e dal compressore? [vedi soluzione completa in app.6] ESERCIZIO 7.11 Aria entra in un compressore di un impianto a turbina a gas con rigenerazione, mostrato nella successiva figura alla temperatura di 300 K ed alla pressione di 100 kPa. Il rapporto di compressione è 4 e la temperatura massima nel ciclo è 1200 K. Il flusso di massa è di 8 kg/s. I rendimenti isoentropici del compressore e della turbina sono rispettivamente 0.85 e 0.9, mentre il rigeneratore è ideale. Determinare a) La potenza netta in uscita b) Il rendimento del ciclo [vedi soluzione completa in app.6] P.Di Marco – Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e Macchine Termiche 7-68
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Appunti ed Esercizi di Fisica Tecni
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Cap. 1. Nozioni introduttive di Ter
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Cap. 2. Cenni sui meccanismi di tra
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Cap. 2. Termodinamica degli stati I
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Cap. 2. Termodinamica degli stati D
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Cap. 2. Termodinamica degli stati A
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Cap. 2. Termodinamica degli stati F
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Cap. 3. Le equazioni di bilancio di
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Cap. 4. I sistemi aperti a regime k
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Cap.5. L’equazione generalizzata
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Cap.6 - Le macchine termiche sempli
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Cap.7 - I cicli termici delle macch
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Cap. 10. Elementi di psicrometria,
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Cap. 11. Scambiatori di calore Un t
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Cap. 11. Scambiatori di calore •
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Cap. 11. Scambiatori di calore La d
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Cap. 11. Scambiatori di calore cald
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Cap. 11. Scambiatori di calore ESEM
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Cap. 11. Scambiatori di calore (a)
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Cap. 11. Scambiatori di calore Effi
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Cap. 11. Scambiatori di calore Effi
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Cap. 11. Scambiatori di calore T T
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Cap. 11. Scambiatori di calore La l
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Cap. 11. Scambiatori di calore di a
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Cap. 11. Scambiatori di calore BIBL
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Cap. 12. Combustione e generatori d
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Cap.14 -Principi di funzionamento d
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Appendici APPENDICE 1 - Equazioni d
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Appendici APPENDICE 3 - Proprietà
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Appendici Acqua Proprietà del liqu
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Appendici H2O p = 0.5 [MPa] Tsat =
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Appendici H2O p = 4.0 [MPa] Tsat =
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Appendici H2O p = 30.0 [MPa] T v u
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Appendici R717 - Ammoniaca Propriet
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Appendici R717 p = 0.4 [MPa] T v u
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Appendici R134a - Proprietà del li
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Appendici R134a - Liquido compresso
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Appendici R134a p = 0.30 [MPa] T v
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Appendici R600a - Isobutano Proprie
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Valori di c p , c v e k per vari ga
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Appendici APPENDICE 4 - Unità di m
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d) Unità di potenza Unità di misu
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Appendici V −3 3 1 = Mv1 = 1 ,5
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Appendici L tot = Q tot = 47 kJ Ese
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Appendici Esercizio 2.5 V 1 ⎛ 0.1
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T p 3 1−k k 3 = T p 2 1−k k 2 R
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Appendici Esercizio 2.17 T [°C] p
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Appendici t E ⎛ − ⎞ i( t) =
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Appendici Capitolo 4 Esercizio 4.1
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Appendici G ( s 2 GT ( c W = W ' t
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h − h η = ⇒ h = h −η h −
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Appendici In seguito all’espansio
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Appendici La portata massica (che r
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T G ( h − ) R 4 = T3 − ⋅ 2 h1
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Appendici 2 D Q = Aw = H πw 4 Da c
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Appendici Esercizio 5.6 −3 D = 20
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Appendici 4Q w = = 2, 21 m s D 2 H
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L’equazione di Bernoulli si può
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64 λ = c = = 0.1 Re 636 le perdite
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Appendici W ′ = G ⋅ e p L’ene
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Appendici cp ⎧ R ⎪ T2 p ⎛ 2 T
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Appendici h ≅ 4. 2T La variazione
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( a ) W c, min = G a f , i − f ,
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Appendici La potenza meccanica svil
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Appendici • il lavoro della turbi
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η = ( h − h4 ) − ( h2 − h1 )
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Appendici l’allievo può verifica
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Appendici ( − T ′′ ) quindi p
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Appendici dove 1 ⎛ 1 s 1 ⎞ 1 Rt
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Appendici WT Ts = + Ta = 53.2°C h
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Appendici a. il valore di T2; b. il
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Appendici punto 4: p 4 = 1 bar, T 4
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Appendici variazioni di energia cin
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Appendici ESERCIZIO C.13 (1996, gru
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Appendici pressione. Tutti i compon
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Appendici la tubazione può essere
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Appendici Soluzione La conduttanza
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Appendici 5. la potenza meccanica a
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Appendici W ' m = G ( h −h2 ) = G
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Appendici coefficiente di dilatazio
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Appendici mentre il termine di irre
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Appendici Soluzione (redatta da N.F
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Appendici G 6 = G 1 e per il bilanc
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Domanda 2: La potenza resa dalle po
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Appendici 1. la portata di vapore n
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Appendici Dove, essendo il moto lam
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Appendici alimenta la turbina, punt
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Appendici • proprietà fisiche de
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Gc 1 2 Gr 4 5 A C B Gs 6 Soluzione
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Appendici punto pressione temperatu
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Appendici h ac 2 wAB w (1 0.5) (0.7
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Appendici 4 A 4Gv 4 D = 4 π = w π
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Appendici La potenza erogata dalla
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• portata volumetrica di fluido i
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SOLUZIONI I valori numerici sono ot
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PROBLEMA 3 Domanda 1: Dalle tabelle
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