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Corso di Sistemi Energetici L Esame del 12-9-2016 1. È assegnato il ciclo a gas chiuso rigenerativo in figura, caratterizzato dai seguenti parametri di progetto: • Fluido di lavoro: Elio (MM=4 kg/kmole, cp=5.2 kJ/kgK, gas perfetto) • Temperatura e pressione all’ingresso del compressore: 40°C, 2 bar; • Rapporto di compressione: 3 • Temperatura di ingress in turbina: 900°C • ∆T minimo nel rigeneratore: 50°C • Coefficiente globale di scambio termico del rigeneratore: 100 W/m2K • Zero perdite di carico negli scambiatori • Rendimento isentropico compressore: 80% • Rendimento isentropico turbina: 85% • Rendimento meccanico dell’albero: 99% • Rendimento elettrico del generatore: 97% • Potenza elettrica netta: 1 MW Si chiede quanto segue, assumendo opportuni valori per eventuali dati mancanti: a) Portata del fluido di lavoro. (10 punti) b) Rendimento elettrico dell’impianto (5 punti) c) Superficie di scambio del rigeneratore (10 punti) d) Temperatura di uscita del fluido sul lato freddo del rigeneratore (e quindi ingresso nello scambiatore di introduzione del calore nel ciclo) nel caso in cui il coefficiente globale di scambio si riducesse a 70 W/m2K a causa di sporcamento. Si assuma che le temperature di ingresso nel rigeneratore (quindi le temperature in uscita da compressore e turbina) rimangano invariate rispetto alle condizioni di progetto (10 punti) e) Perdite exergetiche di potenza (in kW) da tutti i componenti dell’impianto, considerando che la sorgente di calore (che fornisce la potenza Qin) è a temperatura costante di 1000°C e che l’ambiente (a cui è rilasciata la potenza Qout) è a 25°C e corrisponde allo stato morto. (25 punti) Nota per la risoluzione dell’esercizio per gli studenti che hanno partecipato alle attività di gruppo: è possibile scegliere di svolgere i…