15 01 18 soluzione

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Esercizio 2 (13 punti) Una sorgente geotermica a liquido dominante ha le seguenti caratteristiche a bocca pozzo: temperatura di 175°C, entalpia 741.7 kJ/kg. Si consideri un impianto cogenerativo a vapore diretto, con condensazione ad aria e pressione di condensazione di 0.075 bar. Il ciclo ha un singolo flash a 1.2 bar. Disegnare lo schema di impianto (i) con tutti i componenti (1 punto), considerando che lo scambiatore di ca- lore cogenerativo è alimentato dal liquido separato dalla camera di flash, con una temperatura di uscita del fluido geotermico di 50°C. Trascurando la presenza di gas incondensabili, calcolare (ii) la portata in massa di fluido geotermico necessaria per ottenere una potenza elettrica netta pari a 7 MW (4 punti), sapendo che il rendimento isoentropico della turbina è 82%, la sua efficienza organico-elettrica è pari al 93% e la potenza elettrica consumata da tutti i componenti ausiliari del ciclo a vapore è pari a 1000 kW. Determinare quindi (iii) il rendimento elettrico netto (1 punto), ipotizzando una temperatura minima di reinie- zione pari a 45 °C (cp del fluido geotermico in fase liquida 4.4 kJ/kgK). Calcolare inoltre (iv) la potenza termica cogenerativa prodotta (1 punto), (v) l'efficienza di primo principio alle condizioni nominali (1 punto) e (vi) il suo valore medio annuo (1 punto), considerando 8000 ore equivalenti per la produzione elettrica e 4000 ore equivalenti per quella termica. Infine, considerando come valori di riferimento un rendimento elettrico del 52.5% ed una efficienza termica del 90%, determinare (vii) il risparmio annuale di energia primaria (1 punto) e (viii) quale relazione dovrebbe esistere tra le ore equivalenti termiche ed elettriche affinché i risparmi energetici annuali conseguiti dalla ge- nerazione elettrica e…