Prova scritta di Fisica
Tecnica I – 01.02.2005
(Nuovo Ordinamento - Ing. Meccanica, Navale)
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NOME e COGNOME CORSO di LAUREA Voto/i
In un ciclo Rankine a risurriscaldamento di vapore, realizzato con l’impianto schematizzato in figura, il vapor d’acqua entra nella sezione ad alta pressione della turbina nelle condizioni di pressione e temperatura p3 e t3, e si espande fino alla pressione intermedia p4. Il vapore viene quindi inviato nuovamente alla caldaia dove si surriscalda, a pressione costante, fino alla temperatura t5. Esso viene quindi rinviato in turbina e fatto espandere, nello stadio a bassa pressione, fino alla pressione di condensazione p6 = p1, a cui corrisponde la pressione di saturazione t6 = t1. La pompa aspira il liquido saturo all’uscita dal condensatore, e lo comprime isoentropicamente, fino alla pressione del generatore.
Servendosi
dell’allegato diagramma (h, s) del
vapore, e nelle ipotesi di poter trascurare le perdite di carico nel generatore
e nel condensatore e le variazioni di energia cinetica
e potenziale in tutte le trasformazioni, tracciare il ciclo sul piano (T, s) e calcolare:
1)
Il rendimento ηi
del ciclo (ideale) nel caso di espansioni
isoentropiche;
2) Il rendimento η del ciclo nell’ipotesi che il rendimento isoentropico di espansione, per ambedue gli stadi, sia pari a ηie.
Nota:
Si assuma per l’acqua, in fase liquida, cl =
4.187 kJ/(kg K) e v = 1×10-3
m3/kg.
TEMA |
p3 [MPa] |
t3 [°C] |
p4 [MPa] |
t5 [°C] |
p6 [MPa] |
t6 [°C] |
ηie |
A |
16 |
580 |
1.8 |
580 |
0.003 |
24.1 |
0.92 |
B |
16 |
500 |
3.0 |
500 |
0.006 |
36.2 |
0.86 |
Soluzioni
Nelle ipotesi di
variazioni trascurabili di energia cinetica e
potenziale, il rendimento del ciclo è dato da
Le informazioni fornite
nel testo sono sufficienti a determinare le proprietà 3, 4’, 5 e 6’ dal
diagramma.
L’entalpia del punto 1 si
ricava dalla
mentre l’entalpia del punto 2 si ricava dalla
L’entalpia dei punti 4 e 6 si ricava in base alla
definizione di rendimento isoentropico di espansione
Tema A |
Tema B |
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1)
ηi = 0.474
2)
η = 0.441 |
1)
ηi = 0.442
2)
η = 0.386 |