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Title of test: Lezioni 11-20 progettazione sistemi energetici Description: lez 11-20 Author: jumbo Other tests from this author Creation Date: 12/11/2024 Category: University Number of questions: 52

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La variazione della portata aspirata in un impianto turbogas può scendere fino al 30% permette di adeguare la potenza prodotta dall'impianto ma penalizza sensibilmente il rendimento non è possibile è possibile grazie all'orientamento dei palettamenti VIGV. L'analisi entropica di un ciclo termodinamico permette di capire quali sono i possibili margini di miglioramento del ciclo permette di analizzare il rendimento dello stesso in funzione delle perdite causate dalla produzione entropica nei processi reversibili che si verificano all'interno del ciclo si basa quasi esclusivamente sulle perdite di primo principio fornisce indicazioni sul rendimento del ciclo. Nel caso di un impianto turbogas operante secondo ciclo aperto, le perdite allo scarico sono trascurabili possono essere ridotte diminuendo la temperatura dei gas di scarico attraverso rapporti di compressione più elevati possono essere ridotte diminuendo la temperatura dei gas di scarico attraverso rapporti di compressione più bassi non possono essere recuperate e/o ridotte. Nel caso di un impianto turbogas operante secondo ciclo aperto, la perdita legata alla combustione è irrilevante è nulla essendo la combustione interna al fluido di lavoro può essere diminuita riducendo la temperatura dei gas di scarico dalla turbina può essere diminuita aumentando la temperatura media di combustione. Le turbine a gas possono variare la loro potenza mantenendo il rendimento pari a quello di design possono variare la loro potenza con prestazioni ai carichi parziali migliori rispetto a quelle dei gruppi a vapore possono variare la loro potenza mantenendo il rendimento vicino a quello di design possono lavorare solamente a potenza nominale. In un impianto turbogas, al fine di contenere il degrado del rendimento nelle condizioni di off design si agisce sulla portata di combustibile e contemporaneamente su quella di aria aspirata nessuna di queste si può agire unicamente sul lavoro specifico si agisce esclusivamente sulla portata di combustibile. La portata massica dell'aria aspirata dal compressore aumenta all'aumentare della temperatura dell'aria dipende dall'area di passaggio è costante dipende unicamente dalla velocità di rotazione dello stesso. In un compressore, la variazione dell'area di passaggio è possibile grazie all'orientamento di palettamenti detti IGV non determina variazioni della pressione massima di ciclo può avvenire in maniera illimitata nessuna di queste. In un impianto turbogas, diminuendo la pressione di mandata del compressore aumenta il lavoro utile dell'impianto la temperatura allo scarico della turbina aumenta per T3 costante il rapporto di compressione rimane invariato si può operare secondo un'unica strategia di regolazione. In un impianto turbogas, la regolazione della portata: comporta una penalizzazione del funzionamento del compressore ma non della turbina non comporta variazioni delle condizioni di funzionamento non comporta una penalizzazione del funzionamento di turbina e compressore è normalmente preferita a quella della temperatura massima di ciclo. Gli impianti turbogas non possono operare secondo un sistema bialbero non comporta variazioni delle condizioni di funzionamento possono variare la loro velocità di rotazione in ogni intervallo possono svincolarsi alla velocità di rotazione dell'alternatore mediante un sistema a più alberi. La diminuzione della portata massica all'aspirazione di un compressore determina una pari diminuzione della potenza un aumento del consumo di combustibile una sensibile perdita di rendimento di ciclo un aumento di pressione in ingresso in turbina. La variazione della pressione ambiente determina una variazione della portata massica e una proporzionale riduzione della potenza di ciclo una variazione del rapporto calore/lavoro una variazione della portata volumetrica aspirata dall'impianto turbogas una variazione della portata massica e una proporzionale riduzione del rendimento. Il raffreddamento dell'aria aspirata può avvenire in maniera conveniente tramite frigorifero a compressione di vapore nessuna di queste tramite umidificazione evaporativa dell'aria ottenuta spruzzando acqua a monte del combustore tramite compressione interrefrigerata. Un aumento della temperatura ambiente determina un avvicinamento della temperatura media di compressione a quella media di espansione una diminuzione del lavoro specifico ma un aumento del rendimento in quanto diminuisce il calore introdotto un aumento della portata massica aspirata un aumento del rapporto di compressione. In un impianto turbogas, la variazione della temperatura ambiente determina una variazione della portata massica determina una variazione della portata volumetrica ha una ridotta influenza sulle prestazioni dell'impianto determina una variazione di rendimento d'impianto ma non della potenza prodotta. Le turbine a gas presentano una pressione all'imbocco del compressore maggiore della pressione ambiente una pressione all'imbocco del compressore inferiore alla pressione ambiente a causa dei filtri e delle canalizzazioni d'aria una pressione allo scarico minore della pressione ambiente a causa di condotti allo scarico, camino, silenziatori una portata massica di aria aspirata al compressore costante. In un impianto turbogas, le perdite allo scarico determinano una variazione del lavoro di espansione determinano variazioni di potenza ma non di rendimento determinano variazioni di rendimento trascurabili determinano una sensibile variazione della pressione in ingresso in turbina. In un impianto turbogas, le perdite all'aspirazione determinano una variazione del lavoro di compressione consentono di ridurre il lavoro di compressione sono considerate effetto utile determinano una diminuzione della densità dell'aria aspirata. Quale di queste affermazioni è errata? In un impianto turbogas, un aumento della temperatura ambiente determina un avvicinamento della temperatura media di compressione a quella media di espansione In un impianto turbogas, un aumento della temperatura ambiente determina una diminuzione del lavoro specifico ma un aumento del rendimento in quanto diminuisce il calore introdotto In un impianto turbogas un aumento della temperatura ambiente determina una riduzione del rapporto di compressione In un impianto turbogas, la portata massica varia in modo inversamente proporzionale con la temperatura. Quale di queste affermazioni è corretta? In un impianto turbogas, ad un aumento della temperatura ambiente corrisponde un aumento della portata massica aspirata In un impianto turbogas, la variazione della pressione ambiente determina una variazione della portata volumetrica aspirata In un impianto turbogas, un aumento della temperatura ambiente determina un aumento del rapporto di compressione In un impianto turbogas, la variazione della pressione ambiente determina una variazione della portata massica. Nel caso del fogging si ottengono incrementi di rendimento trascurabili si ottengono incrementi di potenza poco significativi il raffreddamento avviene tramite l'iniezione di acqua in opportune condizioni di pressione e temperatura l'iniezione di vapore avviene in corrispondenza del primo stadio. L'umidificazione evaporativa dell'aria in ingresso al compressore non produce effetto utile sul rendimento di un impianto turbogas si ottiene spruzzando acqua a monte del compressore si ottiene per mezzo di un frigorifero ad assorbimento permette di portare l'aria alla temperatura di bulbo secco. Qualora l'impianto turbogas regoli a temperatura di ingresso turbina costante nessuna di queste la perdita allo scarico non determina variazioni della temperatura dei gas scaricati la perdita di aspirazione comporta una riduzione della temperatura dei gas scaricati la perdita allo scarico comporta un aumento della temperatura dei gas scaricati. La rigenerazione di un impianto turbogas determina un aumento del rendimento del ciclo grazie ad un aumento del lavoro di turbina consiste nell'inserimento tra combustore e turbina di uno scambiatore di calore che sia capace di prelevare calore dai gas di scarico della turbina consiste nel ridurre la temperatura di fine compressione determina un aumento del rendimento del ciclo lasciando inalterati il lavoro di turbina e compressore. Rispetto alle turbine di derivazione aeronautica, quelle heavy duty risultano più costose caraterizzate da raporti di compressione maggiori caratterizzare da manutenzione più impegnativa più pesanti. Con la rigenerazione il rendimento del ciclo dipende maggiormente dal rapporto di compressione l'aumento di rendimento diminuisce con il rapporto di compressione l'aumento di rendimento cresce con il rapporto di compressione a parità di rapporto di compressione il lavoro specifico aumenta. Nel caso di compressione interrefrigerata l'effetto benefico è minore quanto prima si effettua l'interreferigerazione si riduce il volume specifico del gas complessivamente evolvente nel compressore per grandi gruppi turbogas sia il lavoro specifico che il rendimento variano sensibilmente rispetto al ciclo semplice a parità di rapporto di compressione lo scambiatore di calore è posto a valle del processo di compressione totale. Quale di questi vantaggi non sono conseguibili con un ciclo turbogas con ricombustione? temperature di scarico in turbina inferiori migliore utilizzo dell'aria aspirata legandola al combustibile con un eccesso globale minore temperatura massima mantenuta a valori non eccessivi maggiore lavoro sviluppato dall'impianto. Nel caso di post-combustione/ricombustione di un impianto turbogas il lavoro del compressore diminuisce peggiorano gli aspetti connessi con il raffreddamento del palettamento in turbina a parità delle altre condizioni operative il rendimento del ciclo aumenta l'aria aspirata rispetto al combustibile iniettato presenta un eccesso globale molto superiore. Una turbina a gas presenta un rapporto di espansione beta=12 e una temperatura di ingresso dei gas in turbina T3=1273 K. Assumendo k=1.4 e il rendimento isentropico di turbina di 0.9, quanto vale la temperatura reale di fine espansione T4r? 745 K 515 K 690 K 815 K. Un compressore inserito in un impianto turbogas presenta un rapporto di compressione beta=12 e aspira aria alla temperatura ambiente T1=288 K. Assumendo k=1.4 e il rendimento adibatico di compressione di 0.85, quanto vale la temperatura reale di fine compressione T2r? 564 K 658 K 638 K 585 K. Una turbina a gas presenta un rapporto di espansione beta=12 e una temperatura di ingresso dei gas in turbina T3=1373 K. Assumendo k=1.4 e il rendimento adiabatico di espansione di 0.9, quanto vale la temperatura reale di fine espansione T4r? 745 K 815 K 515 K 675 K. Un compressore di un impianto turbogas opera tra la temperatura ambiente di 288.15 K e la temperatura di fine compressione reale di 300°C. Considerando che il compressore elabora una portata di aria pari a 55 kg/s a quanto ammonta il lavoro specifico di compressione (si assuma un valore del calore specifico di 1.050 kJ/kgK)? 345 kJ/kg 299 J/kg nessuna di queste 270 J/kg. Una turbina a gas presenta un rapporto di espansione beta=12, una temperatura di ingresso dei gas in turbina T3=1373 K e una temperatura di fine espansione di 760 K. Assumendo k=1.4, quanto vale il rendimento isentropico di turbina? 0.88 0.84 0.86 0.90. Un combustibile gassoso presenta un potere calorifico inferiore di 9.5 kWh/Nmc. Quanto valore il suo potere calorifico in kJ/Nmc? 570 kJ/Nmc 9.5 kJ/Nmc 34200 kJ/Nmc nessuna di queste. Un impianto turbogas presenta una potenza complessiva di 50 MW. Considerando un rendimento complessivo dell'impianto del 42% e un potere calorifico del combustibile di 42000kJ/kgK a quanto ammonta il consumo di combustibile in kg/h? 4285,7 kg/h 2,83 kg/h 1800 kg/h 10204 kg/h. Con riferimento al diagramma T-s dell'acqua la curva limite superiore separa il liquido dalla miscela bifasica il tratto alla sinistra del punto critico k prende il nome di curva limite superiore la curva limite inferiore separa il liquido dalla miscela bifasica nessuna di queste. Con riferimento al diagramma T-S dell’acqua, il titolo di una miscela bifasica nessuna di queste è pari al rapporto tra la massa di liquidò e quella totale di una miscela è pari a uno in corrispondenza della curva limite superiore è costante lungo l’isobara. Con riferimento al diagramma T-s dell'acqua, il titolo di una miscela bifasica è costante lungo l'isobara è pari al rapporto tra la massa di liquido e quella totale di una miscela è costante in corrispondenza della curva limite inferiore è pari a uno in corrispondenza della curva limite inferiore. Si chiama vapore surriscaldato nessuna di queste il vapore che si trova a pressione più bassa di un vapore saturo avente la stessa temperatura il vapore che si trova a pressione più alta di un vapore saturo avente la stessa temperatura il vapore che si trova ad una temperatura più elevata della temperatura critica. Con riferimento al ciclo Rankine si fa riferimento solamente ad impianti che utilizzano acqua come fluido di lavoro la trasformazione di espansione ha luogo nel campo del vapore surriscaldato con un titolo finale di espansione inferiore a 1 non è possibile andare oltre un certo valore del titolo di vapore con la trasformazione di espansione la trasformazione di espansione interessa una zona del vapore saturo umido a titolo non inferiore al 70%. Il ciclo Rankine a vapore saturo è il ciclo che trova più ampio riscontro pratico negli attuali gruppi a vapore nessuna di queste prevede una somministrazione del calore a pressione costante a partire dalle condizioni di liquido saturo fino a quelle di vapore saturo secco prevede una somministrazione del calore a pressione costante a partire dalle condizioni di liquido saturo fino a quelle di vapore surriscaldato. Negli impianti a vapore ipercritici non è possibile ricorrere alla tecnica del risurriscaldamento i rendimenti globali sono del 60% circa le pressioni di vaporizzazione sono superiori alla pressione critica e quindi tra i 250-300 MPa ad attraversamento diretto del generatore di vapore, l'acqua rimane in fase unica e scompare quindi il corpo separatore. Rispetto al ciclo Rankine, il ciclo Hirn la trasformazione isobara si compone di riscaldamento del liquido, vaporizzazione completa e surriscaldamento prevede la presenza di un ulteriore scambiatore di calore chiamato risurriscaldatore permette di raggiungere stati di fine espansione a titolo inferiore aumenta il valore del rendimento termico di conversione in quanto diminuisce la temperatura media termodinamica. Il condensatore di un impianto a vapore può essere unicamente di tipo a freddo tenderebbe ad operare ad una pressione progressivamente crescente in assenza di sistemi di estrazione degli incondensabili opera ad una pressione dipendente dal corpo turbina opera ad una pressione prossima a quella ambiente. I cicli a vapore ipercritici presentano troppe criticità permettono di raggiungere rendimenti del ciclo del 60% circa lavorano con pressione di vaporizzazione superiori alla pressione critica e quindi tra i 250-300 MPa lavorano con pressione di vaporizzazione superiori alla pressione critica e quindi tra i 150-200 bar. In un ciclo Hirn, la temperatura di fine surriscaldamento raggiunge valori di 600°C e oltre dipende esclusivamente dalle caratteristiche fisico-meccaniche dei materiali per la costruzione dei diversi componenti svincola il valore della massima temperatura di ciclo dal valore della temperatura critica del fluido motore non può essere superiore alla temperatura critica del fluido. La pressione massima di un ciclo Hirn nessuna di queste ha prima influenza positiva, per poi diminuire, sul titolo del vapore a fine espansione può essere superiore ai 100 MPa ha prima influenza positiva, per poi diminuire, sul rendimento termico di conversione. In un ciclo Rankine a risurriscaldamento si raggiungono pressioni di caldaia inferiori a quelle di un ciclo Hirn semplice il titolo del vapore di fine espansione è inferiore rispetto a quello di un ciclo Hirn si ottengono rendimenti termici più elevati di un ciclo Hirn semplice il vapore risurriscaldato in uscita dal generatore viene fatto espandere nel corpo di alta pressione in turbina. In un impianto a vapore rigenerativo viene sottratto del calore dal vapore che espande in turbina tutto il vapore in uscita dalla turbina di alta pressione viene inviato nello scambiatore rigenerativo a miscela nessuna di queste il rendimento termico è inferiore a quello di un ciclo Hirn semplice. In un impianto a vapore mediante la rigenerazione aumenta il lavoro utile di turbina un'opportuna massa di vapore viene spillata in fase di espansione in turbina per preriscaldare il liquido prima del suo ingresso nel generatore di vapore un'opportuna massa di vapore viene spillata in fase di espansione in turbina per preriscaldare il liquido prima del suo ingresso nel vaporizzatore si riduce il rendimento termico del ciclo.

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