Collection of exams 2010 2017

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Quesito n.1 ( 8 punti): Il compressore di un impianto frigorifero elabora una portata di 1 kg/s di tertrafluoroetano (R134a, MM=102 kg/kmol, γ=1.1) realizzando un rapporto di compressione pari a 4.5. A) Disegnare il ciclo sul diagramma T -s a partire dai dati sotto riportati. B) Sapendo che la temperatura di evaporazione è pari a 0°C , determinare la potenza elettrica assorbita dal compressore avente rendimento isoentropico pari a 75% e rendimento organic o-elettrico del 94%. C) Sapendo inoltre che la potenza frigorifera asportata alla sorgente fredda è pari a 150 kW, determinare il COP reale e la potenza ceduta al condensatore. D) Determinarne infine la superficie supponendo un coefficiente globale di scambio pari a 75 W/m 2K, la temperatura di condensazione è pari a 50°C (costante: si trascuri desurriscaldamento del fluido ) e una temperatura dell’aria che passa da 40°C in ingresso al condensatore a 47°C in uscita. Quesito n.2 (8 punti): Un impianto per la produzione di energia elettrica opera secondo un ciclo a vapor d’acqua surriscaldato, secondo lo schema in figura. Sono noti i seguenti parametri: • Portata di vapore prodotto in caldaia: 𝐦𝐦̇ = 120 kg/s • Temperatura di condensazione: T1 = 100 °C • Pressione (massima) di vaporizzazione: Pvap = 200 bar • Rendimento della pompa: 𝜼𝜼𝑷𝑷= 0.8 • Rendimento isentropico della turbina: 𝜼𝜼𝑻𝑻= 0.85 • Rendimento elettrico dell’alternatore: 𝜼𝜼𝑨𝑨𝑨𝑨𝑻𝑻= 0.97 La caldaia dell’impianto è alimentata da una portata di combustibile (metano) 𝐦𝐦̇ 𝑭𝑭 = 7.28 kg/s di potere calorifico LHV F = 55500 kJ/kg, ed ha un rendimento di caldaia pari a 𝜼𝜼𝑪𝑪𝑨𝑨𝑨𝑨= 0.9. A monte della turbina il 15% della portata di vapore viene spillato ( Mu1) per usi industriali; a monte del condensatore il 50% della portata restante viene ulteriormente spillato ( Mu2)…