Energy Engineering - Energy Conversion A

Test di fine Modulo 2: Analisi dei sistemi di potenza

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Test di fine Modulo 2: Analisi dei sistemi di potenza (12 punti) 1 In un piccolo ciclo Rankine a vapor d’acqua il calore di condensazione è ceduto ad una portata di acqua prelevata da un fiume per mezzo di una pompa azionata da un motore a giri variabili il cui consumo nominale è 250kWel. Si consideri una condizione di funzionamento di fuori progetto in cui la potenza termica scambiata al condensatore è la metà di quella nominale e le temperature di condensazione e del fiume sono pari al valore nominale. Qua le è un valore ragionevole per il consumo della pompa acqua fiume in tale condizione? (1 punto) Meno di 40kWel Tra 40 kWel e 80 kWel Tra 80kWel e 120 kWel Più di 120kWel 2 Una portata di 10kg/s di gas combusti a 800°C è raffre ddata fino a 400°C attraverso una diluizione con aria ambiente a 15°C. Di quanto si reduce la possibilità di produrre potenza meccanica dallo sfruttamento della sorgente? (1 punto) tra 25% e 35% circa 50% tra 60% e 70% cir ca 75% 3 Un impianto di potenza basato su un ciclo Rankine sfrutta una corrente di acqua pressurizzata disponibile a 200°C e raffreddandola fino a 100°C. In una certa condizione di funzionamento caratterizzata da una temperatura ambiente di 20°C il fluido di lavoro condensa a 30°C. Quanto vale la perdita di rendimento di secondo principio legata al processo di cessione di calore all’ambiente? (1 punto) Sotto il 10% Tra il 13% e il 15% Tra il 18% e il 20% Sopra 23% 4 Una modern a turbina a gas industriale ha i seguenti dati di targa in condizioni ISO (TIT=1400°C, beta=20, m aria aspirata=300kg/s, eta elettrico=35%, W elettrica=100MWel). Si consideri che la macchina sia installata in quota in un sito con pressione ambiente pari a 900 mbar e che venga esercita a pieno carico. Di quanto cambia la potenza termica disponibile a valle della turbina data dal completo raffreddamento dei gas combusti rispetto alle condizioni ISO per il solo effetto della variazione di pressione ambiente? (1 punto) Circa il 10% Circa il 5% Più d el 15% Meno del 2% 5 In un ciclo Rankine alimentato da un combustibile fossile, il preriscaldatore dell'aria è: (1 punto) utilizzato per ridurre il consumo di combustibile utilizzato per ridurre la formazione di NOx non utilizzato al fine di evitare la formazione di condense acide nel generatore di vapore non utilizzato per evitare fenomeni di sporcamento dovuti ai prodotti di comb ustione 6 Si consideri il funzionamento di fuori progetto di una turbina a gas con compressione interrefrigerata in una condizione in cui la temperatura ambiente è superiore del valore nominale di progetto. Quale affermazione è vera? (1 punto) temperatura al camino maggiore del caso nominale temperatura allo scarico del compressore di bassa pressione inferiore rispett o al caso nominale temperatura allo scarico del compressore di bassa pressione uguale al c aso nominale temperatura al camino uguale al caso nominale 7 Una micro turbina a gas ha una potenza di targa di 50 kW quando operante ad una pressione ambiente di 1000 mbar. La turbina viene installata in una area industriale con presenza di polveri sospese. Quale è la potenza prodotta se la perdita di carico sul filtro di aspirazione aumenta di 50 mbar a causa della deposizione di fouling? (1 punto) Meno di 47.5 kW 47.5 kW Tra 47.5 kW e 50 kW 50 kW 8 La caldaia di un ciclo Rankine a polverino di carbone ha una efficienza del 92.5% e una temperatura al camino pari a 150°C. Considerando una temperatura ambiente di 15°C, quanto vale la perdita di rendimento di secondo principio dovuta alla dispersione dei fumi in atmosfera? (1 punto) Circa 1.3% 2.4% Circa 5.2% 7.5% 9 Si calcoli il lavoro utile perso nel processo di miscelamento irreversibile tra due flussi di elio nelle seguenti condizioni. Flusso A (n=10 kmol/s, T=50°C, p=2 bar), Flusso B (n=2.2 kmol/s, T=100°C, p=5bar). (1 punto) Circa 5 MW Circa 2 MW Circa 0.5 MW Circa 0.2 MW 10 Si consideri il funzionamento di fuori progetto di un ciclo combinato al ridursi della potenza prodotta. Quale delle seguenti affermazioni è corretta? (1 punto) La temperatura al camino diminuisce se non viene variata la portata di acqua di raffreddamento al condensatore del ciclo a vapore La temper atura alla fine della linea di preriscaldo rigenerativo aumenta perché è possibile usare in modo più efficiente le portate spillate dalla turbina. La temperatura di scarico dalla turbina a gas aumenta e con essa la pressione di evaporazione La portata di vapore prodotta aumenta grazie alla maggior efficacia degli scambiatori che risultano sovradimensionati 11 Si consideri l’impianto a vapore di un ciclo combinato convenzionale riportato in figura. Quale delle configurazioni rappresentate è rappresentativa della tecnologia considerata? (1 punto) Nessuna delle due La figura di destra La figura di sinistra Entrambe possono essere giuste a seconda della temperatura di condensazione di progetto 12 Si consideri un ciclo termodinamico costituito da componenti reali dal quale venga rimossa una delle cause di irreversibilità presenti. Quale di queste affermazioni è FALSA? (1 punto) Il lavoro utile aumenta sempre di un valore pari al T0DS associato alla irreversibilità rimossa Il lavoro utile può aumentare più del T0DS associato alla irreversibilità rimossa Il lavoro utile può aumentare m eno del T0DS associato alla irreversibilità rimossa Il rendimento di secondo principio aumenta La prima risposta è quella corretta