Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e ... - Valentiniweb.com

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Cap. 12. Combustione e generatori di calore W t, ter = Gc H − Wt , c − Wt , d − Wvarie − Gs hs (9) G c H = potenza al focolaio (con H potere calorifico) W G h − G h − G h ≈ G c ( T − T ) t, c = f f c c a a f p, f f a = potenza persa al camino in quanto nel generatore entrano aria e combustibile a temperatura ambiente ed escono fumi caldi (è il termine più importante). La perdita dovuta alle dispersioni termiche diminuisce (in percentuale) al crescere della potenza in quanto aumentano le dimensioni dell’apparecchio e quindi diminuisce il rapporto tra la superficie disperdente e volume. La perdita dovuta ai fumi che escono dal camino ancora caldi sarà tanto minore quanto minore sarà la temperatura dei fumi e quanto minore sarà l’eccesso d’aria. Si definisce rendimento di un generatore di calore il rapporto tra la potenza termica effettivamente ricevuta dal fluido termovettore e la potenza al focolaio: ( h h ) Wt , ter Gter ter, u − ter, e η ≡ = (10) G H G H c c Ad esempio, nel caso di impianti termici per la climatizzazione invernale di edifici ad uso civile, il DPR n. 412 del 26/08/93 (rettificato con DPR n. 551 del 21/12/99) stabilisce i valori minimi per i generatori di acqua calda con potenza utile nominale compresa fra i 4 ed i 400 kW e precisa le norme alle quali ci si deve attenere per la sua misura nelle due seguenti condizioni: • al 100% della potenza nominale espressa in kW e temperatura media dell’acqua di 70 °C deve aversi: η % ≥ 84 + 2 log P ( ) n • al 30% della potenza nominale espressa in kW e temperatura media dell’acqua di 50 °C deve aversi: η (%) ≥ 80 + 3 log Pn dove P n è la potenza termica utile nominale. Nel caso di generatori ad aria calda con potenza non superiore a 400 kW il rendimento termico alla potenza termica nominale (carico del 100 %) deve essere: η (%) ≥ 83 + 2 log Pn I generatori di calore ad acqua e ad aria calda con potenza nominale superiore a 400 kW devono avere valori di rendimento termico utile pari o superiori a quelli sopra indicati calcolati a P = 400 kW . n 12-12
Cap. 12. Combustione e generatori di calore 5. Emissioni di sostanze inquinanti I prodotti della combustione sono essenzialmente acqua (H 2 O) ed anidride carbonica (CO 2 ). Sono presenti anche ossidi di zolfo in dipendenza dal tenore di questo elemento nel combustibile: dato che gli SO x sono altamente inquinanti, si cerca di ridurre a monte il tenore di zolfo nei combustibili stessi. Gli ossidi di azoto (NO x ) compaiono a causa della ossidazione ad elevata temperatura dell’azoto contenuto nell’aria comburente. Quando manca la giusta quantità di aria per far avvenire la combustione completa, nei fumi generati dal processo di combustione possono essere presenti degli elementi incombusti tra i quali il monossido di carbonio, altamente pericoloso per l’uomo: 2C + O 2 = 2CO + 10.25 MJ/(kg di C) La presenza degli incombusti (CO ed HC) tra i prodotti della combustione comporta inoltre una minore quantità di calore generato a parità di consumo di combustibile (un contenuto di CO dell’1% nei fumi comporta una perdita energetica di circa il 4%). Altri prodotti (ceneri, polveri sospese, metalli, etc.) dipendono dal tipo e dalle impurezze del combustibile ed il loro studio esula dallo scopo di questa trattazione. Le sostanze inquinanti emesse in atmosfera dagli impianti di combustione sono responsabili di diversi problemi ambientali, alcuni già evidenti altri ritenuti potenzialmente molto pericolosi (v. appendice 1 e 2): piogge acide, effetto serra, buco dell’ozono stratosferico, agli episodi di degrado della qualità dell’aria che hanno riflessi diretti sulla vita dell’uomo. Le emissioni di inquinanti da impianti di combustione possono essere classificati come dipendenti da: • combustibile: se questo contiene una sostanza inquinante che rimane inalterata o se contiene una sostanza che a seguito della combustione si trasforma producendo composti inquinanti (SO x ed NO x ); • combustione anomala: quando la combustione è incompleta si generano sostanze non completamente ossidate (ad es. CO, idrocarburi incombusti) e se la combustione non è ben controllata si può avere formazione di ossidi di azoto (NO x ) di origine termica, cioè legata alla modalità con cui avviene la combustione (alta temperatura delle fiamme); • combustione normale: anche se la combustione risulta essere normale si ha emissione di anidride carbonica (CO 2 ) che provoca l’effetto serra. Il D.M. 12/07/90 in materia di emissioni di inquinanti dagli impianti di combustione, pone dei limiti alle concentrazioni dei singoli inquinanti nel punto in cui sono emessi (v. tabella 2) che risultano un compromesso tra lo sviluppo tecnologico, le esigenze sanitarie e le effettive possibilità di misura. Limiti più restrittivi alle emissioni dei grandi impianti di combustione (quelli con potenza termica uguale o superiore ai 50 MW) sono previsti da due nuove direttive europee 2001/80/CE e 2001/81/CE, che a partire dal 27 novembre 2002 (data entro la quale dovranno essere attuate) obbligheranno gli stati membri ad un graduale abbassamento delle emissioni inquinanti prodotte nei propri territori fino a raggiungere, nel giro di pochi anni, il rispetto dei precisi valori limite elencati negli allegati di tali direttive. 12-13
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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 m
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Cap. 2. Termodinamica degli stati u
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Cap. 2. Termodinamica degli stati E
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Cap. 2. Termodinamica degli stati 1
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Cap. 2. Termodinamica degli stati p
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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 G
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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. 4. I sistemi aperti a regime U
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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.8 - La cogenerazione fumi al ca
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Cap.8 - La cogenerazione Bisogna no
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Cap.8 - La cogenerazione 8.3. Princ
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Cap.8 - La cogenerazione vapore all
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Cap.8 - La cogenerazione Impianti c
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Cap.10 - I cicli termici delle macc
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Cap. 10. Elementi di psicrometria,
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Page 394 and 395: Cap. 12. Combustione e generatori d
Page 414 and 415: Cap.14 -Principi di funzionamento d
Page 448 and 449: Appendici APPENDICE 1 - Equazioni d
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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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