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Cap.10 – I cicli termici delle macchine operatrici la portata in volume all’ingresso del compressore è data da 3 G V 1 = G v1 = 0.036 ⋅ 0.1474 = 0.005 m /s la PMU a la PVU sono date da 1 1 PMU = = = 0.0073 kg/kJ h1 − h4 386.6 − 249 v1 3 PVU = = 0.0073 ⋅ 0.1474 = 0.0011 m /kJ h1 − h4 ed il COP vale ( h1− h4) 137.6 COPf = = = 3.49 ( h2i − h1) 39.4 la potenza meccanica assorbita è data da Wtf 5 W ' mp = = = 1.43 kW COPf 3.49 nel caso b) la portata, la PMU e la PVU rimangono inalterate mentre il COP diviene ( h1− h4) COPf = η c = 3.49 ⋅ 0.75= 2.62 ( h2i − h1) e la potenza meccanica assorbita Wtf W ' mp = = 1.91 kW COP f Pompe di calore Le pompe di calore funzionano sullo stesso ciclo esposto in precedenza. Le uniche differenze consistono nel fatto che in questo caso la temperatura ambiente è la temperatura inferiore del ciclo e l’effetto utile è dato dalla cessione di calore alla sorgente calda. Pertanto, con riferimento alla Fig.4, il coefficiente di prestazione è dato da COP W q ( h2 − h3 ) ( h − h ) tc 23 p = = = (10.14) W ' l' mp 12 2 1 e va confrontato con il valore ideale dato da (v. Cap.6) COP W T tc C p, rev = = (10.15) W ' mu TC −TF I valori di PMU e PVU sono dati rispettivamente da G 1 PMU = = (10.16) W h − h PVU G W tc 2 2 3 v h − h V 1 1 = = (10.17) tc 3 P.Di Marco – Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e Macchine Termiche 9-8
Cap.10 – I cicli termici delle macchine operatrici Fluidi frigorigeni Come in parte già accennato, un fluido frigorigeno deve possedere le seguenti caratteristiche: • temperatura tripla inferiore alla temperatura della sorgente fredda; • temperatura critica superiore alla temperatura della sorgente calda; • basso valore di PVU nelle condizioni di impiego; • elevato valore del COP nelle condizioni di impiego; • bassa tossicità e infiammabilità; • compatibilità chimica con i materiali ed i lubrificanti della macchina; • bassa pericolosità per l’ambiente; • pressioni di esercizio non troppo elevate né troppo basse; • buone proprietà di scambio termico. L’acqua viene generalmente esclusa perché ha una temperatura tripla troppo elevata e una pressione troppo bassa alle temperature di esercizio, che potrebbe provocare infiltrazioni dall’esterno. In passato, si è fatto ampio ricorso all’ammoniaca (NH 3 ), ancora usata in qualche grande impianto industriale. Nei piccoli impianti, essa è stata abbandonata per la sua aggressività chimica, l’infiammabilità ed il potere irritante anche nel caso di piccole perdite. Anche i clorofluorocarburi e gli idroclorofluorocarburi (detti anche rispettivamente CFC e HCFC o Freon, marchio registrato della DuPont) hanno avuto largo impiego in passato e vengono oggi abbandonati per il loro elevato ODP (ozone depletion potential, potere distruttivo dello strato di ozono) dovuto alla presenza di cloro. Tra essi, sono stati particolarmente utilizzati l’R-12 e l’R-22. Questi fluidi vengono rimpiazzati dagli idrofluorocarburi (HFC), quali l’R-134a, attualmente utilizzato largamente nei frigoriferi domestici. Un altro fluido utilizzato correntemente nei frigoriferi domestici è l’isobutano (R-600a). In futuro, si prevede di passare anche ad altri idrocarburi, quali il propano (R-290) ed il pentano (C 5 H 12 ). Inoltre prendono piede le miscele di due o più fluidi puri, quali R-407c (miscela ternaria di R-32, R-125 e R-134a). La Tab.1 riporta per alcuni fluidi frigorigeni le pressioni di esercizio e la PVU valutate alle temperature di –20 °C e 35 °C. Da essa si nota che la PVU di R-12 e R-134a e propano è circa doppia di quella di R-22 e ammoniaca. Per contro, questi ultimi (ed anche il propano) lavorano a pressioni maggiori. Fluido Formula Pressione a –20 °C, bar Pressione a 35 °C, bar ODP GWP PVU, m 3 /MJ R-12 CCl 2 F 2 1.51 8.48 0.9 8500 0.997 R-22 CHClF 2 2.45 13.6 0.05 1700 0.601 R-134a CF 3 CH 2 F 1.33 8.87 0 1300 1.076 R-717 (ammoniaca) NH 3 1.9 13.5 0
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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 F
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Cap. 3. Le equazioni di bilancio di
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Cap. 4. I sistemi aperti a regime
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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. 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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