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A.A. 2018/2019 1 CORSO DI FISICA TECNICA e SISTEMI ENERGETICI Esercitazione D. Bonalumi, S. Lillia Bilanci sistema fluente, combustione e scambiatori di calore Bilanci 1. Una macchina operatrice è trascinata da un motore termico che utilizza aria come fluido di lavoro. Le sezioni di alimentazione e scarico misurano 0.5 m 2 e su entrambe si mis ura una pressione statica di 1 bara. L’aria aspirata ha una temperatura di 10 °C e una velocità pari a 15 0 m/s; allo scarico l’aria ha raggiunto la temperatura di 250 °C. Sapendo che la potenza richiesta all’albero dalla macchina operatrice è pari a 20 MW, si calcoli la potenza termica assorbita. Se tale potenza è fornita tramite combustione esterna di un combustibile con potere calorifico inferiore pari a 44 MJ/kg, se ne calcoli la portata consumata. Considerare per l’aria R* = 287 J/kgK e cp = 1000 J/kgK, [Gair = 92.3 kg/s, Q = 44.66 MW, Gf = 1.02 kg/s] Combustione 2. Un combustore di laboratorio è alimentato a metano puro e ad aria standard con un eccesso del 10%. Scrivere l’equazione chimica che rappresenta la reazione di combustione e calcolare la composizione dei fumi. Si assuma l’aria composta da 21% ossigeno e 79% azoto, entrambi molari. Si calcoli inoltre il rapporto aria/combustibile sapendo che la massa molecolare del metano è 16 kg/kmol e quella dell’aria 29 kg/kmol. [xCO2 = 8.72%, xH2O = 17.44%, xO2 = 1.74%, xN2 = 72.10%, α=19] Si assuma che il metano abbia potere calorifico inferiore pari a 50 MJ/kg e superiore a 55 MJ/kg, si calcoli la temperatura adiabatica di fiamma (considerando l’acqua prodotta in stato gas) ipotizzando che l’aria e il metano siano a 25°C . Si assumano per s emplicità valori costanti per il calore specifico dell’aria (1 kJ/kgK), quello dei gas combusti (1.06 kJ/kgK) e quello del metano pari a…