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Corso di Sistemi Energetici L Esame del 9‐7‐2013 1. Una caldaia brucia metano puro (MM=16 kg/kmole, PCI=50 MJ/kg) in aria (composizione molare: 79%N2, 21%O2) e rilascia fumi con un contenuto volumetrico di O2 del 3.5%. a. Si calcoli il rapporto aria‐combustibile adottato e il suo eccesso rispetto al valore stechiometrico. (15) b. Si calcoli l’efficienza della caldaia, nota la temperatura al camino di 120°C e assumendo un valore ragionevole per le perdite per irraggiamento e incombusti. Si consideri una temperatura ambiente di 25°C e i seguenti calori specifici su base molare: cpCO2=39.2 kJ/kmole‐K, cpH2O=34.3 kJ/kmole‐K, cpO2=30.0 kJ/kmole‐K, cpN2=29.5 kJ/kmole‐K (assumere valori ragionevoli per composizione dei fumi e rapporto aria/combustibile nel caso non si risolva il punto precedente). (15) 2. Si consideri una centrale elettrica subcritica a carbone con le seguenti caratteristiche: Produzione di vapore SH: 1000 t/h a 160 bar e 580°C (h=3467 kJ/kg) Produzione di vapore RH: 800 t/h a 36 bar e 580°C (h=3632 kJ/kg) Condizioni acqua di alimento in caldaia: 200 bar e 260°C (h=1134 kJ/kg) Δh isoentropico turbina AP = 415 kJ/kg Temperatura di condensazione = 40°C PCI carbone = 25 MJ/kg Assumendo valori opportuni per eventuali dati mancanti: a. Si disegni lo schema di impianto semplificato, indicando tutti i componenti principali. (5) b. Si calcoli la portata di carbone bruciata. (7.5) c. Si calcoli la potenza smaltita al condensatore, considerando un rendimento lordo del ciclo termodinamico (Ppale,TV/Qin ciclo) del 42%, e la conseguente perdita di rendimento di centrale associata, secondo una analisi di primo e di secondo principio (Tamb = 15°C). (10) d. Si calcolino la superficie di scambio e il consumo del ventilatore del condensatore ad aria, nota la…
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