Esame completo di Sistemi Energetici L per il corso di Mechanical Engineering presso Politecnico di Milano. Materiale proveniente dall’archivio storico Studwiz e classificato per la consultazione online.
Esame completo di Sistemi Energetici L per il corso di Mechanical Engineering presso Politecnico di Milano. Materiale proveniente dall’archivio storico Studwiz e classificato per la consultazione online.
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Dati Assunzioni Fumi turbina a gas: Potenza = 15 MW rendimento = 35 % Gfumi = 50 kg/s cp,f = 1.03 kJ/kg-K TOT = 450 °C Composizione volumetrica: x O2 = 12.5 % x CO2 = 4 % x H2O = 8 % x N2 = 75.5 % MMO2 = 32 kg/kmole MMCO2 = 44 kg/kmole MMH2O = 18 kg/kmole MMN2 = 28 kg/kmole ENOx = 50 mg/Nm3 dry gas @ 15%O2 p steam = 4 bar Tsat = 143.6 °C (from steam tab.) hsat steam = 2738.1 kJ/kg (from steam tab.) hsat liquid = 604.66 kJ/kg (from steam tab.) DTpp = 10 °C Heat losses: ξ =1 % Post-combustione: T comb = 550 °C LHV CH4 = 50 MJ/kg TCH4 = 25 °C MMCH4 = 16 kg/kmole Riferimento cogenerazione: eta,el-ref = 55 % eta,th-ref = 90 % ESERCIZIO 1: a) MM gas combusti: MMg = Σxi*MMi = 28.34 kg/kmole Portata molare gas: Mg = G/MMg = 1.764 kmole/s Portata volumetrica gas: Vg = 39.545 Nm3/s xO2 fumi secchi: xO2,fs = xO2/(1-xH2O) = 12.5 / (1 - 0.08) = 13.59 % ENOx @ xO2,fs = 50 * (21 - 13.59) / (21 - 15) = 61.78 mg/Nm3 fumi secchi @ concentrazione O2 reale ENOx in fumi reali umidi = 61.78 * (1 - 0.08) = 56.83 mg/Nm3 in gas reali G NOx = ENOx reali * Vg = 56.83* 39.545 / 1000 = 2.25 g/s b) Risolvendo il seguente bilancio di energia: Gg*cp,g*(TOT-Tref) + Gf*LHVf = (Gg+Gf)*cp,g*(Tcomb-Tref): Portata massica CH4: Gf = 0.1041 kg/s Portata molare CH4: Mf = Gf / MMCH4 = 0.00651 kmole/s Heat input as LHV: Qf = Gf * LHVCH4 = 5.21 MW c) Portata molare componente i nei gas combusti: Mi,fg MO2,fg = xO2_GTg*M_GTg - 2*MCH4 = 0.20752 kmol/s MCO2,fg = xCO2_GTg*M_GTg + MCH4 = 0.07708 kmol/s MH2O,fg = xH2O_GTg*M_GTg + 2*MH2O = 0.15416 kmol/s MN2,fg = xN2_GTg*M_GTg = 1.33204 kmol/s Portata molare totale: Mtot,fg = ΣMi,fg = 1.771 kmol/s Composizione gas combusti: xi = Mi,fg / Mtot,fg x O2 = 11.72 % x CO2 = 4.35 % x H2O = 8.71 % x N2 = 75.22 % ESERCIZIO 2: a) Q da gas = mg*cp,g*(TOT-Teva-DTpp)*(1-ξ) = 15112…
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