Esame040714

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Corso di Sistemi Energetici L Esame del 4-7-2014 1. Una piccola centrale a vapore utilizza un solo rigeneratore a superficie prima del degasatore per il preriscaldamento dell’acqua. In questo rigeneratore vengono riscaldati 20 kg/s di acqua a 6 bar in uscita dalla pompa di estrazione del condensato da 40°C a 97°C, condensando vapore estratto dalla turbina a 1.01 bar (T di saturazione = 100°C, hvs=2676 kJ/kg, hls=419 kJ/kg) con titolo di vapore del 95%. Si chiede di: a. Calcolare la portata di vapore da spillare dalla turbina per riscaldare l’acqua, assumendo un’opportuna differenza di temperatura all’estremo freddo dello scambiatore. (5) b. Tracciare il diagramma T-Q dello scambiatore indicando temperatura e potenza termica scambiata in corrispondenza dei punti significativi. (5) c. Calcolare la superficie dello scambiatore assumendo un coefficiente globale di scambio termico costante di 800 W/m 2-K. (10) d. Valutare la temperatura a cui viene scaldata l’acqua quando l’impianto funziona al 50% del carico, noto che: (i) la portata di acqua da riscaldare si dimezza rispetto al valore nominale, (ii) la temperatura dell’acqua in ingresso al rigeneratore rimane 40°C, (iii) la portata di vapore è regolata in modo da mantenere il ΔT nominale all’estremo freddo (assunto al punto a), (iv) la pressione del vapore spillato dalla turbina si riduce a 0.6 bar, con titolo x v=93% (T di saturazione = 86°C, hvs=2653 kJ/kg, hls=360 kJ/kg). Trattandosi di calcolo iterativo, è sufficiente illustrare la procedura di calcolo svolgendo solo un calcolo di primo tentativo. (10) Per tutti i calcoli si assuma per l’acqua liquida un calore specifico di 4.2 kJ/kg-K in tutte le condizioni di pressione e temperatura di questo problema. 2. Un generatore di vapore industriale a metano (LHVCH4=50…