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1 Dipartimento di Energia Politecnico di Milano Piazza Leonardo da Vinci 32 - 20133 MILANO Esercitazioni del corso “ FONDAMENTI DI PROCESSI CHIMICI ” Prof. Gianpiero Groppi ESERCITAZIONE 2 Analisi di una caldaia a polverino di carbone In una centrale termoelettrica, una caldaia viene alimentata con polverino di carbone avente la seguente composizione ponderale su base secca e priva di ceneri: C 85.5% H 5.5% N 1% S 1% O 7% Il carbone contiene una percentuale ponderale di umidità e ceneri rispettivamente del 8% e del 6%. Il carbone entra in caldaia a 25°C e 1 bar e viene bruciato con aria a 50°C in eccesso del 30%, a pressione atmosferica, con un umidità relativa del 25%. Dalla caldaia i fumi escono a 150°C e viene prodotto vapore saturo a 28 bar e 238°C a partire da acqua a 90°C e 28 bar (trascurare l’effetto della pressione sul contenuto entalpico dell’acqua). Si chiede di calcolare la quantità di vapore prodotto per kg di combustibile e il rendimento della caldaia assumendo che il calore disperso verso l’esterno sia pari al 3% del potere calorifico inferiore del combustibile. 2 DATI Carbone: T IN = 25°C Formula di Dulong per la stima del PC del carbone ( ) kg kJHUPCSPCI kg kJS OHCPCS 90 .25 3 .94814457 .338 ⋅+⋅−= ⋅+     −⋅+⋅= U = frazione di umidità Aria: T IN = 50°C, P = 1atm, U.R. = 25% a 50°C, P SAT H2O (50°C) = 12.349 kPa Acqua/Vapore: h IN H2O (90°C) = 376.92 kJ/kg H2O hOUT H2O (238°C) = 2804 kJ/kg H2O Fumi: T OUT = 150°C, P = 1atm 3 Risoluzione Si imposta la risoluzione partendo da una base di calcolo di 100 kg C daf (dry & ash free). È così possibile calcolare la composizione di alimentazione riferita alla carica di carbone daf, prestando attenzione al calcolo del quantitativo di acqua e ceneri. Infatti, mentre l’analisi elementare è riferita alla parte…