Exam 20230901

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CONVERSIONE DELL’ENERGIA AA- 2022-23 Esame 01/09/2023 Si assumano, giustificandoli, valori realistici per tutti i dati necessari allo svolgimento che non vengono forniti espressamente nella formulazione dei quesiti. Esercizio 1 (10 punti) Si vuole progettare un impianto di pompa di calore che utilizza un flusso pari a 10kg/s di acqua calda ad una temperatu- ra iniziale di 80°C come input termico . L’impianto è basato su un ciclo Brayton inverso operante nel seguente modo. L’aria viene aspirata dall’ambiente e viene scaldata ricevendo calore dall’acqua. Successivamente viene compressa in un compressore e quindi raffreddata in uno scambiatore cedendo calore ad un’utenza termica. Infine l’aria viene espansa fino a pressione e temperatura ambiente e quindi scaricata. Si conoscono inoltre i seguenti dati: • rapporto di compressione: 10 • temperatura minima negli scambiatori: 10°C Si chiede di: i. Evidenziare e giustificare tutte le assunzioni utilizzate per lo svolgimento dell’esercizio (1.0 punto) ii. Disegnare lo schema di impianto e il diagramma Ts del ciclo (2.0 punti) iii. Calcolare la temperatura in ingresso all’espansore e proporre dandone giustificazione il valore ottimo di portata d’aria (2.5 punti) iv. Calcolare la potenza assorbita dal ciclo e il coefficient of performance definito come il rapporto tra la potenza ceduta all’utenza termica e il consumo elettrico (2.5 punti) v. Discutere, senza effettuare calcol i se il ciclo proposto è termodinamicamente più vantaggioso rispetto all’utilizzo di un dissipatore elettrico a pari potenza termica ceduta all’utenza e disponibilità di acqua calda (2.0 punti) Esercizio 2 (12 punti) Un piccolo impianto cogenerativo è alimentato dalla combustione di gas naturale e adotta un ciclo a vapore risurriscaldato senza linea di…