Esercizi sui cicli combinati

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Esercizi sui cicli combinati, con turbine a gas e turbine a vapore, con sistemi anche rigenerativi in certi casi (17 pagine formato pdf)

1.
Un impianto a vapore per produzione di energia elettrica ha le seguenti caratteristiche: Pu = 320 M W , u = 0.41, o = 0.92, b = 0.93. Nella caldaia viene bruciata nafta di potere calorifico Hi = 9500 kcal/kg e nel condensatore l'acqua di raffreddamento subisce un aumento di temperatura t = 6 C. Calcolare la portata di combustibile Gb e quella di acqua condensatrice QH2 O . Il primo stadio della turbina, ad azione, funzionante in condizioni di massimo rendimento, ha le seguenti caratteristiche: d = 1.15 m, 1 = 20 , = 0.96, = 0.92, Pu = 15 M W . Trascurando le fughe, calcolare la portata di vapore Gv e il salto entalpico ideale elaborato dallo stadio iis . Gb kg/s Gv kg/s QH2 O m3 /s iis kcal/kg 2.
Si consideri un impianto binario di produzione di energia costituito da un ciclo a gas sovrapposto ad un ciclo a vapore. L'impianto a gas fornisce una potenza utile pari a 25 M W (o = 0.96) consumando 7 t/h di combustibile (Hi = 10000 kcal/kg; b = 0.99). L'impianto a vapore d'acqua presenta le seguenti caratteristiche: ciclo non rigenerativo a recupero parziale; surriscaldamento sino a 550 C; pressione di vaporizzazione p0 = (45 + N/2) bar; l'80% della potenza termica scaricata dal ciclo a gas viene fornita in una caldaia a recupero al vapore per portarlo nelle condizioni corrispondenti alla curva limite superiore; pressione di condensazione pk = 0.1 bar; portata di vapore estratta pari al 25% della portata in ingresso turbina; il vapore estratto a 10 bar ed utilizzato per riscaldamento; e il vapore estratto e condensato viene riimmesso nel ciclo con iind = 500 kJ/kg; rendimento termodinamico interno delle turbine i = 0.86. Calcolare la potenza utile complessiva dell'impianto ( il rendimento organico dell'impianto a vapore d'acqua 0.96), il rendimento utile complessivo e la portata di acqua condene satrice QH2 O sapendo che il salto termico dell'acqua refrigerante di 9 K. Calcolare, e inoltre, la superficie di scambio termico S del condensatore, sapendo che la temperatura di ingresso dell'acqua condensatrice pari a 15 C (K = 5000 kcalh m2 C. e Pu M W u . QH2 O m3 /s Sm2 3. Un impianto a vapore presenta le seguenti caratteristiche: portata di vapore in caldaia Gv = (190 + N/2) t/h; condizioni del vapore all'uscita del I surriscaldatore: p0 = 80 bar, t0 = 550 C ; I I espansione rettilinea con i = 0.8, p1 (uscita I turbina) = 20 bar; II surriscaldamento a p2 = 20 bar, fino a t2 = 500 C ; II II espansione rettilinea con i = 0.85, pk (di condensazione) = 0.05 bar; durante la II espansione una portata G2 viene estratta a p3 = 1 bar e utilizzata per riscaldamento domestico; tale portata ritorna direttamente in caldaia con entalpia ir = 417 kJ/kg; all'uscita della I turbina una portata G1 = 0.16Gv viene spillata a scopo rigenerativo: G1 si miscela con la sola portata d'acqua proveniente dal condensatore (ad entalpia iH2 O = 137.8 kJ/kg) e tale miscela entra in caldaia a ic = 900 kJ/kg per poi miscelarsi successivamente con G2 . Si calcoli la potenza termica f