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Corso di Sistemi Energetici L Esame del 3-7-2015 Una turbina a gas ha una potenza di 15 MWe, un rendimento del 35%PCI e genera fumi con le caratteristiche in tabella: Portata 50 kg/s Temperatura 450°C Calore specifico, cp 1.03 kJ/kg/K Composizione volumetrica: O2 12.5% CO2 4% H2O 8% N2 75.5% Concentrazione di NOx 50 mg/Nm3 fumi secchi @15% O2 MMO2 = 32 kg/kmole, MMCO2 = 44 kg/kmole, MMH2O 18 kg/kmole, MMN2 = 28 kg/kmole I gas sono utilizzati in una caldaia a recupero per produrre vapore saturo a 4 bar (Tsat=143.6°C, hliq- sat=604.7 kJ/kg; hvap-sat=2738.1 kJ/kg) a partire da liquido saturo a fini cogenerativi. La caldaia a recupero è quindi costituita unicamente di un banco di scambio evaporatore e l’utenza termica utilizza il calore recuperato condensando il vapore prodotto nella caldaia a recupero fino alla condizione di liquido saturo. La caldaia a recupero è dotata di bruciatori per post-combustione a metano (PCI=50 MJ/kg, MMCH4=16 kg/kmole, T=25°C), che possono innalzare la temperatura dei gas in ingresso al banco evaporatore fino a 550°C. 1. Si chiede di svolgere i seguenti calcoli di bilanci di materia e combustione: a. Si calcoli la portata volumetrica dei fumi (in Nm3/s) in uscita dalla turbina e la portata massica di NOx (in g/s). (10) b. Si calcoli la portata di metano bruciata nei bruciatori post-firing quando questi operano alla massima potenza (innalzando cioè la temperatura dei gas della turbina da 450 a 550°C). Si assuma per semplicità che il calore specifico dei gas combusti prima e dopo la post-combustione rimanga inalterato. (10) c. Si calcoli la composizione dei gas combusti dopo la post- combustione. (10) 2. Si chiede di svolgere i seguenti calcoli energetici: a. Assumendo opportuni valori per il ΔT di pinch point e le perdite termiche dalla…