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Corso di Sistemi Energetici L Esame del 26-9-2016 1. È assegnato un ciclo a gas aperto con compressione inter-refrigerata, caratterizzato dai seguenti parametri di progetto: • Rapporto di compressione complessivo pari a 10, equamente ripartito tra due sezioni con inter-refrigerazione intermedia • Temperatura ambiente: 25°C • Temperatura aria all’uscita dall’inter-refrigeratore: 40°C • Fluido refrigerante nell’inter-refrigeratore: acqua • Acqua refrigerante nell’inter-refrigeratore riscaldata da 25°C a 50°C • Combustibile: gas naturale con PCI=47 MJ/kg • Temperatura di ingresso in turbina: 950°C • Coefficiente di scambio termico nell’inter-refrigeratore lato aria: 100 W/m2K • Coefficiente di scambio termico nell’inter-refrigeratore lato acqua: 5000 W/m2K • L’inter-refrigeratore ha una superficie alettata con rapporto tra superfici di scambio pari a 15 • L’efficienza dell’alettatura è dell’80% • Portata d’aria aspirata dal compressore: 10 kg/s • Proprietà aria: cp=1 kJ/kgK, MM=28.8 kg/kmole • Calore specifico gas combusti: 1.1 kJ/kgK, MM=28.4 kg/kmole • Rendimento isentropico compressore: 80% • Rendimento isentropico turbina: 85% • Rendimento meccanico dell’albero e degli organi meccanici: 96% • Rendimento elettrico del generatore: 97% • Tutte le turbomacchine sono calettate sullo stesso albero • Perdite di carico in combustore e inter-refrigeratore trascurabili Si chiede quanto segue, assumendo opportuni valori per eventuali dati mancanti: a) Si tracci lo schema di impianto, lo si riporti su un diagramma temperatura-entropia (5 punti) b) Si calcoli la potenza meccanica alle pale delle due sezioni di compressione (5 punti) c) Si calcoli la superficie di scambio dell’inter-refrigeratore (10 punti) d) Si calcoli la temperatura dell’aria in uscita dall’inter-refrigeratore…
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