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Title of test: Lezioni 1-10 Progettazione dei sistemi energetici Description: lez 1-10 Author: jumbo Other tests from this author Creation Date: 12/11/2024 Category: University Number of questions: 34

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Nel caso di sistema aperto, flusso stazionario e macchina adiabatica, l'equazione generale dell'energia in forma termodinamica: si riduce a L=cv•ΔT, dove L è il lavoro scambiato con l'esterno, cv il calore specifico a volume costante e ΔT la variazione di temperatura si riduce a dL=dh, dove L è il lavoro scambiato con l'esterno e h è l'entalpia dL+dQ=du, dove L e Q sono il lavoro e il calore scambiati con l'esterno e u l'energia interna è pari a L=cp•(T1-T2) per una trasformazione di compressione, con L positivo. Il rendimento isoentropico di una trasformazione di compressione: valuta la compressione indipendentemente da ciò che l'ha preceduta nessuna di queste è il rapporto tra il lavoro ideale e il lavoro reale è un indice della qualità della trasformazione. Il rendimento isoentropico di una trasformazione di compressione nessuna di queste valuta la compressione indipendentemente da ciò che l'ha preceduta è un indice della qualità della trasformazione è il rapporto tra il lavoro reale e il lavoro ideale. Il rendimento politropico di una trasformazione di espansione: è pari al rapporto tra il lavoro reale e quello ideale nessuna di queste valuta i singoli stadi di espansione in base a ciò che li ha preceduti dipende dal rapporto di espansione. Il rendimento politropico di una trasformazione di compressione è sempre inferiore all'isentropico dipende dalla qualità della trasformazione attraverso gli indici k ed n della politropica dipende dal rapporto di compressione è pari al rapporto tra il lavoro reale e quello ideale. Il potere calorifico di un combustibile è la quantità di calore che deve essere sottratta ai prodotti di combustione per riportarli alla temperatura dei reagenti prima della combustione è la quantità di calore necessaria per innalzare, o diminuire, la temperatura di un'unità di massa di combustibile di 1 K è uguale al minimo potere calorifico, superiore o inferiore, dei suoi componenti nessuna di queste. L'eccesso di aria fornito in un processo di combustione consente di ridurre le perdite al camino è indispensabile per ovviare alle inevitabili dissimmetrie nella distribuzione dell'aria al bruciatore ed evitare incombusti non dipende dal tipo di combustibile impiegato è pari al 23%. L'eccesso d'aria in un processo di combustione varia tra il 10-30% per i combustibili gassosi varia tra il 40-80% per combustibili solidi è maggiore nel caso dei combustibili gassosi rispetto a quelli solidi per consentire l'intima miscelazione dei gas varia tra il 5-15% per combustibili solidi. Nel caso di ciclo Brayton ideale chiuso le trasformazioni di compressione ed espansione sono adiabatiche e reversibili le trasformazioni di scambio di calore con l'esterno sono adiabatiche le trasformazioni di scambio di calore con l'esterno sono adiabatiche le trasformazioni di compressione ed espansione sono adiabatiche. Nel caso di ciclo Brayton ideale chiuso all'aumentare della temperatura di fine compressione diminuisce la temperatura media di introduzione del calore il rendimento dipende dalla temperatura massima di ciclo il rendimento dipende unicamente dall'innalzamento di temperatura isentropico fornito dal compressore il rendimento non dipende dal calore specifico del gas. Il ciclo di riferimento ideale delle turbine a gas nessuna di queste presenta una trasformazione di riscaldamento a pressione costante è costituito, tra le altre, da una trasformazione di espansione isoterma è il cosiddetto ciclo di Hirn. Nel caso di ciclo di Brayton reale aperto la perdita principale è legata all'assorbimento di potenza da parte dei principali organi ausiliari le trasformazioni di compressione ed esapansione sono considerate adiabatiche ma non reversibili si hanno perdite esterne per incompleta ossidazione del combustibile le perdite per incompleta combustione sono sensibili. Nel caso di ciclo Brayton ideale aperto il fluido di lavoro è acqua/vapore il calore specifico del gas è costante l'introduzione del calore avviene tramite una combustione esterna nessuna di queste. Nel caso di ciclo Brayton ideale aperto si raggiungono temperature inferiori a quelle del ciclo ideale chiuso l'impianto prevede l'impiego di scambiatori si utilizza aria come fluido di lavoro e la pressione inferiore del ciclo è pari a quella ambiente l'introduzione del calore avviene tramite una combustione esterna. Nel caso di ciclo di Brayton reale aperto le perdite termiche sono dell'ordine del 5-10% il rapporto di compressione ottimale per il rendimento ed il lavoro specifico coincidono per elevati valori di rendimenti delle turbomacchine le perdite per incompleta combustione sono trascurabili nelle turbine a gas operanti con elevato eccesso d'aria il rapporto di compressione ottimo per il rendimento aumenta per bassi valori dei rendimenti delle turbomacchine. I compressori maggiormente impiegati negli impianti turbogas sono compressori dinamici assiali con rapporto di compressione per stadio di 3-4 sono compressori dinamici centrifughi sono compressori dinamici assiali con lavori isentropici dell'ordine dei 20-25 kJ/kg sono compressori centrifughi capaci di elaborare grandi portate. Nel caso di ciclo Brayton ideale chiuso il lavoro utile dipende unicamente dal rapporto di compressione e dalle caratteristiche del fluido è nullo per rapporti di compressione uguali ad 1. I compressori impiegati negli impianti turbogas sono direttamente collegati all'alternatore indipendentemente dalla taglia hanno solitamente una velocità di rotazione di 3000 rpm presentano velocità di rotazione che variano dai 3000 ai 20000-30000 rpm indipendentemente dalla taglia presentano rendimenti fluidodinamici maggiori all'aumentare della velocità di rotazione. Le perdite interne in un compressore sono legate allo sviluppo dello strato limite sui bordi esterni del compressore sono principalmente legate al trafilamento del fluido tra la parte rotante e quella fissa nel caso di pale con sviluppo radiale elevato sono dovute agli attriti meccanici sono dovute alle perdite di calore. La velocità di rotazione ottimale di un compressore è proporzionale al salto entalpico è molto difficile da conseguire per una macchina pluristadio in quanto dovrebbe contemporaneamente aumentare il salto entalpico per stadio è molto difficile da conseguire per una macchina pluristadio in quanto diminuisce la portata volumetrica durante la compressione è inversamente proporziale alla portata volumetrica. Tra le principali cause di perdite esterne in un compressore vi sono le perdite legate ai moti vorticosi del fluido in direzione radiale le perdite legate allo sviluppo dello strato limite sui bordi esterni del compressore le perdite di massa indicativamente inferiori all'1% le perdite organiche indicativamente superiori al 3%. le perdite organiche indicativamente superiori al 3% I compressori impiegati negli impianti turbogas hanno velocità di rotazione dell'ordine dei 60000-80000 rpm I compressori impiegati negli impianti turbogas presentano rendimenti fluidodinamici maggiori all'aumentare della velocità di rotazione I compressori maggiormente impiegati negli impianti turbogas presentano rapporto di compressione per stadio di circa 3-4 Le perdite esterne di un compressore sono dovute agli attriti meccanici, alle perdite di calore e di massa verso l'esterno. Quale di queste affermazioni è errata? La temperatura massima del fluido in uscita dalla camera di combustione di un impianto turbogas è dell'ordine dei 1400°C La combustione in un impianto turbogas avviene con rapporti di aria/combustibile circa stechiometrici Il combustore di una turbina a gas di tipo monotubolare sebbene caratterizzato da notevole semplicità presenta perdite di carico elevate Il combustore di una turbina a gas prevede generalmente una zona primaria, una zona secondaria e una zona terminale di diluizione. Considerando la camera di combustione di un impianto turbogas la temperatura che il fluido deve avere all'uscita della camera di combustione è limitata a 2400°C il rapporto aria/combustibile deve risultare pari allo stechiometrico il rapporto aria/aria stechiometrica è dell'ordine di 4-5 la temperatura che il fluido deve avere all'uscita della camera di combustione è limitata superiormente dai limiti di resistenza delle pale della turbina. Considerando un combustore di turbina a gas nella zona primaria affluisce una portata di aria inferiore a quella stechiometrica nella zona primaria affluisce una portata di aria necessaria per la completa ossidazione del combustibile nella zona secondaria si aggiunge una portata di aria per abbassare la temperatura dei gas combusti nella zona secondaria si aggiunge portata di aria per la completa ossidazione del combustibile. Tra le tipologie di camere di combustione di turbina a gas il combustore tubolare necessita di un condotto di adduzione dei gas caldi in turbina e comporta elevate perdite di carico il combustore tubolare necessita di un condotto di adduzione dei gas caldi in turbina ma offre basse perdite di carico il combustore multitubolare si ottiene disponendo in serie di più combustori tubolari il combustore anulare comporta elevate perdite di carico. Quali di queste caratteristiche non è possibile conseguire progettando un combustore di turbina a gas? limitate emissioni di inquinanti allo scarico ampio campo di funzionamento stabile (pressione, temperatura, velocità e rapporto aria/combustibile) impiego di combustibili quali carbone e oli pesanti basse perdite di carico. Tra le sostanze dannose per la turbina a gas il vanadio provoca problemi di intasamento ai sistemi di adduzione del combustibile i metalli alcalini presenti possono formare HCl che è altamente corrosivo per le palettature i metalli alcalini danno problemi di intasamento ai sistemi di adduzione del combustibile le ceneri tendono ad aderire nelle palettature a più alta temperatura. Quali di questi metodi di raffreddamento viene impiegato per punti particolarmente sollecitati? raffreddamento a film raffreddamento convettivo raffreddamento per impingement raffreddamento per traspirazione. Il raffreddamento convettivo della palettatura di una turbina consiste nel creare un getto di raffreddamento ad alta velocità che colpisce violentemente la pala calda nessuna di queste prevede di creare un film sottile di fluido a bassa temperaura che agisce come una barriera termica tra i gas caldi e la parete metallica utilizza aria proveniente dal compressore che viene fatta fluire attraverso canali opportunamente sagomati e poi miscelata ai gas combusti. Con il termine TIT si intende la temperatura che si ottiene dal miscelamento dei gas provenienti dal combustore la temperatura che si ottiene miscelando il gas proveniente dal combustore con tutti i flussi di raffreddamento delle pale della turbina nessuna di queste la temperatura media dei gas combusti uscenti dalla camera di combustione quando investono la prima schiera statorica. Rispetto al compressore, in una turbina le perdite secondarie e di profilo sono maggiori i carichi aerodinamici sono inferiori e dell'ordine dei 300-350 kJ/kg nessuna di queste i carichi aerodinamici sono maggiori e dell'ordine dei 300-350 kJ/kg. Quale di queste difficoltà di ordine meccanico non è propria dei materiali ceramici? mancanza di comportamento plastico bassa resistenza all'abrasione scarsa resistenza fragilità. Analizzando l'incidenza dei parametri più significativi sulle prestazioni di un impianto turbogas si ha che un aumento della massima temperatura sopportabile dal materiale (Tbmax) della palettatura ha un'incidenza importante sul rendimento ma trascurabile sul lavoro un aumento della TIT ha buona influenza sul lavoro specifico ma comporta una lieve diminuzione del rendimento un aumento della TIT ha buona influenza sul lavoro e sul rendimento le perdite di carico all'aspirazione e allo scarico hanno effetti trascurabili sul rendimento.

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