01 09 15

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Corso di Sistemi Energetici L Esame dell’1-9-2015 1. È dato l’impianto geotermico in figura, che sfrutta una sorgente di acqua liquida di portata pari a 100 t/h, che in superficie (flusso 1) raggiunge una condizione di liquido saturo e 100 bar. La pressione del flusso di acqua è quindi ridotta a 40 bar con una valvola di laminazione e il flusso risultante (2) è inviato in un separatore di fase. Il vapore (flusso 3) è quindi espanso in una turbina a vapore fino a 0.1 bar, condensato in un condensatore ad aria e ripompato a 120 bar (flusso 6). Il liquido uscente dal separatore (flusso 7) è invece raffreddato in uno scambiatore di calore, attraverso il quale si alimenta un ciclo termodinamico. Il flusso raffreddato è quindi anch’esso ripompato a 120 bar (flusso 9). Si chiede quanto segue: a. Si indichino sul piano termodinamico T-s allegato i punti del ciclo indicati in figura, esclusi i punti 8 e 9. (Per i punti 4 e 6 non è necessario fare calcoli: riportarli sul piano T-s qualitativamente). (10) b. Si calcoli la portata di liquido e vapore in uscita dal separatore di fase gas-liquido. (5) c. Si calcoli la potenza prodotta dalla turbina a vapore e la potenza termica dissipata al condensatore, facendo opportune assunzioni su rendimento isentropico e meccanico-elettrico della turbina. (5) d. Si calcoli la superficie del condensatore e la potenza assorbita dai ventilatori, nota la temperatura ambiente di 15°C, il ΔT minimo nello scambiatore di 10°C, perdite di carico dell’aria di 80 Pa e coefficiente globale di scambio termico di 50 W/m2-K. (cp aria = 1 kJ/kg-K). (10) e. Si calcoli la potenza prodotta dal ciclo termodinamico sostenuto dallo scambiatore di calore, per i seguenti due casi: i) il ciclo sottoposto è un ciclo di Lorenz reversibile ottenuto raffreddando il…