Lezioni 21-30

In un impianto a vapore. lo scambiatore a miscela ha il compito di separare il liquido dal vapore all'interno del generatore di vapore. la rugiada acida si forma a seguito del raffreddamento del vapore evolvente nel ciclo a vapore. l'attemperatore ha la funzione di controllare il valore della temperatura in ingresso in turbina. nessuna di queste.

In un degassatore. il vapore entra dal basso e si miscela con l'acqua di alimento che entra dall'alto. i gas liberati vengono espulsi attraverso un'apposita valvola dal basso. il vapore entra dall'alto e scende nei vari piattelli sottostanti. l'acqua entra dall'alto per gravità e viene miscelata con vapore saturo.

In uno scambiatore a superficie di un impianto a vapore, il Drain Cooler Approach è. la differenza di temperatura tra il liquido in uscita dall'economizzatore e la temperatura di vaporizzazione. la differenza di temperatura tra l'uscita del fluido spillato e l'ingresso dell'acqua di alimento. nessuna di queste. la differenza di temperatura tra la temperatura di vaporizzazione e la temperatura di uscita dell'acqua di alimento.

Con riferimento ad un impianto a vapore quale di queste affermazioni è corretta?. il drain cooler approach di uno scambiatore a miscela è la differenza di temperatura tra l'uscita del fluido spillato e l'ingresso dell'acqua di alimento. La terminal temperature difference di uno scambiatore a superficie è la differenza di temperatura tra la temperatura di vaporizzazione e la temperatura di uscita dell'acqua di alimento. La terminal temperature difference di uno scambiatore a superficie è la differenza di temperatura tra l'uscita del fluido spillato e l'ingresso dell'acqua di alimento. Il drain cooler approach di uno scambiatore a superficie è la differenza di temperatura tra il liquido in uscita dall'economizzatore e la temperatura di vaporizzazione.

La rugiada acida. si verifica con i combustibili contenenti acido cloridrico. non si forma qualora la temperatura dei fumi si trovi a temperatura superiore a quella di rugiada. si forma a seguito del raffreddamento del vapore evolvente nel ciclo a vapore. si verifica anche qualora la temperatura delle pareti con cui i fumi entrano in contatto sono inferiori a un valore stabilito detto temperatura di rugiada.

L'attemperatore. è un miscelatore che ha la funzione di controllare il valore della temperatura in ingresso in turbina. viene solitamente disposto prima dello scambiatore di surriscaldamento allo scopo di controllare la temperatura massima di ciclo. riceve liquido dal condensatore allo scopo di innalzarne la sua temperatura. è uno scambiatore a superficie che ha la funzione di controllare il valore della temperatura in ingresso in turbina.

In un impianto a vapore lo scambiatore a miscela. ha il compito di riscaldare il liquido fino alla temperatura di vaporizzazione. ha anche la funzione di degassatore. nessuna di queste. separa il liquido dal vapore all'interno del generatore di vapore.

In uno scambiatore a superficie di un impianto a vapore, la Terminal Temperature Difference è. la massima differenza di temperatura tra i fumi e il vapore surriscaldato. la differenza di temperatura tra l'uscita del fluido spillato e l'ingresso dell'acqua di alimento. la differenza di temperatura tra i fumi la temperatura di vaporizzazione. la differenza di temperatura tra la temperatura di vaporizzazione e la temperatura di uscita dell'acqua di alimento.

La caldaia di un impianto a vapore presenta un consumo di combustibile di 2.5 kg/s (LHV= 40'000 kJ/kg). Considerando che 32 kg/s subiscono un incremento di entalpia di 2750 kJ/kg, quanto vale il rendimento della caldaia?. 0.84. 0.88. 0.86. 0.9.

Le caldaie a vapore a tubi di fumo. sono comunemente utilizzate negli impianti moderni per la produzione di energia elettrica. hanno potenzialità dell'ordine delle 10-20 t/h. presentano dei banchi surriscaldatori disposti in direzione inclinata od orizzontale. consentono di raggiungere pressioni anche di centinaia di bar.

Le caldaie a vapore in base al modo di installazione si distinguono in. fisse, semifisse e mobili. tubi d'acqua e tubi di fumo. fisse e mobili. tiraggio naturale e forzato.

In un generatore di vapore il vaporizzatore. è disposto nella parte terminale inferiore del condotto dei fumi. è realizzato solitamente mediante tubi tangenti. presenta temperature di parete critiche dato il basso coefficiente di scambio termico convettivo lato interno. è installato in camera di combustione in quanto è la zona dove si ha la maggiore temperatura dei gas.

In un generatore di vapore l'economizzatore. ha la funzione di preriscaldare l'aria in ingresso in camera di combustione. è installato in camera di combustione. è disposto nella parte terminale inferiore del condotto dei fumi. è il primo componente della caldaia attraversato dal vapore.

Il rendimento del generatore di vapore. non dipende dall'eccesso d'aria. η_g = ε-[(m_g ⋅ c_pg ⋅ (T_g - T_a ) + q_g) / H_i ]. η_g= (m_g ⋅ c_pg ⋅ (T_g - T_a ) + q_g) / H_i ]. η_g = ε - [(m_g ⋅ c_pg ⋅ (T_g - T_a )) / H_i ].

La capacità termica di una camera di combustione. risulta essere di 100-150 kW/m3 per un generatore di vapore a gas naturale. è inversamente proporzionale alla temperatura di combustione. aumenta all'aumentare della dimensione della caldaia. è direttamente proporzionale al tempo di combustione.

In un generatore di vapore il surriscaldatore. è installato in corrispondenza della camera di combustione in quanto è la zona dove si ha la maggiore temperatura dei gas. secondario è in genere collocato nella prima parte del condotto verticale dei gas. primario è in genere collocato in corrispondenza della parte alta della caldaia al di sopra del naso di caldaia. è costituito da fasci di tubi collegati all'estremità da appositi collettori.

Osservando l'andamento del rendimento di un generatore di vapore in funzione del carico si osserva che. la diminuzione del rendimento ai bassi carichi è principalmente imputabile all'aumento della temperatura al camino. il massimo del rendimento si ottiene al 100% del carico nominale. agli alti carichi la diminuzione del calore disperso è imputabile all'aumento della temperatura al camino. agli alti carichi la diminuzione del calore disperso è fortemente incidente.

Il carico termico di una camera di combustione. è pari a C_t = (H_i * T_0 * p_g) / (tao_p * V_0 * T_g * p_0). è influenzato unicamente dal potere calorifico inferiore del combustibile. è pari a C_t = H_i / (tao_p * V_0). è pari a 40-50 kW/mc.

Ai fini del tiraggio naturale. superiore è l'altezza del camino peggiore è il tiraggio. nessuna di queste. superiore è la temperatura dei gas peggiore è il tiraggio. l'altezza del camino non ha incidenza.

L'impiego di caldaie ad attraversamento forzato. comporta tubi vaporizzatori più pesanti. richiede l'adozione di tubi vaporizzatori di maggiori dimensioni. ha lo svantaggio di richiedere un complesso circuito di avviamento. permette di ridurre le perdite di carico tra l'ingresso dell'economizzatore e l'uscita del surriscaldatore finale.

Nelle caldaie a vapore ad attarversamento forzato il circuito di avviamento. impone il funzionamento del generatore ad una pressione inferiore di quella nominale. agevola il primo avviamento senza intervenire nei successivi riavviamenti. provvede a mantenere il valore minimo di portata all'interno della caldaia. non è indispensabile.

All'interno dei tubi vaporizzatori di un generatore di vapore. tutto il fluido viene vaporizzato. si evidenziano quattro regimi di moto principali. nessuna di queste. l'ebollizione anulare è causa delle massime temperature di parete.

All'aumentare del carico termico di un generatore di vapore. aumenta il valore della temperatura di combustione. diminuisce il grado di schermatura della camera di combustione. aumenta l'ingombro dello stesso. varia il tempo di permanenza in camera di combustione.

Nelle caldaie a vapore a tubi d'acqua. è possibile raggiungere pressioni del vapore superiori rispetto a quelle a tubi di fumo. il cambiamento di fase del fluido avviene esternamente ai tubi. il cambiamento di fase che avviene all'interno dei tubi ostacola la circolazione del fluido. nessuna di queste.

Nei moderni impianti per la produzione di energia elettrica. i surriscaldatori sono i componenti termicamente meno sollecitati. la trasmissione di calore in caldaia avviene unicamente per convezione. la camera di combustione della caldaia a vapore è completamente schermata da tubi. lo scambio termico nei surriscaldatori avviene principalmente per irraggiamento.

Le caldaie a vapore possono essere classificate. in funzione della disposizione relativa dei fluidi in caldaia in caldaie a tubi di fumo e a tubi d'acqua. in funzione dell'altezza. in funzione della pressione del vapore prodotto in caldaie a tiraggio naturale e forzato. in funzione della temperatura del vapore prodotto.

Le caldaie a circolazione combinata. sono derivate dalla fusione del sistema di circolazione forzata con quello naturale. consentono di ovviare agli inconvenienti derivanti dal circuito di avviamento delle caldaie a circolazione forzata. sono derivate dalla fusione del sistema di circolazione controllata con quello naturale. richiedono il vincolo di una portata minima pari al 33% della portata nominale.

Nelle caldaie a circolazione forzata. il fluido percorre una sola volta il circuito vaporizzatore in condizioni normali di funzionamento. si raggiungono elevati rapporti di circolazione. la zona di vaporizzazione avviene sempre in corrispondenza di una determinata sezione di caldaia. è prevista l'installazione del corpo cilindrico nella parte inferiore della caldaia.

Ai fini del tiraggio naturale. superiore è la temperatura dei gas peggiore è il tiraggio. è determinante l'altezza del camino che però presenta limiti costruttivi. la pressione alla base del camino deve essere la maggiore possibile per consentire la fuoriuscita dei gas. superiore è l'altezza del camino peggiore è il tiraggio.

Nelle caldaie a circolazione controllata. la circolazione si mantiene grazie alla diminuzione del peso specifico dell'acqua a seguito del suo riscaldamento. si possono raggiungere senza rischi rapporti di circolazione unitari. la pressione viene mantenuta al di sotto di un certo valore. è possibile operare ad elevate pressioni.

Il corpo cilindrico. ha la funzione di separare il vapore dall'acqua prima dell'invio in turbina. è costituito da un grosso collettore di forma cilindrica disposto nella parte inferiore della caldaia. è dotato di dispositivi che assicurano la produzione di vapore surriscaldato. è costituito da un grosso collettore di forma cilindrica.

Nel caso di caldaie a circolazione naturale. la circolazione si mantiene grazie alla diminuzione del peso specifico dell'acqua a seguito del suo raffreddamento. non è presente il corpo cilindrico. la circolazione si mantiene grazie alla diminuzione del peso specifico dell'acqua a seguito del suo riscaldamento. la singola particella d'acqua compie un unico giro tra il corpo cilindrico e i tubi vaporizzatori prima di essere vaporizzata.

Il punto critico noto come DNB (Departure from Nucleated Boiling). è il punto in cui si passa dal regime di ebollizione a bolle a quello a tappi. è il punto in corrispondenza del quale comincia l'ebollizione a bolle. nessuno di questi. è il punto in cui ci si allontana dall'ebollizione anulale.

In corrispondenza del regime di ebollizione anulare. si ottengono i massimi valori del coefficiente di scambio. si raggiungono i massimi valori di temperatura di parete. tutto il liquido è evaporato. si raggiunge un titolo del vapore dell'80%.

Nei tubi vaporizzatori si verifica. ebollizione a bolle quando le bolle di vapore si aggregano per formare delle macro bolle. ebollizione a nebbia quando tutta la corrente all'interno del tubo è vaporizzata tranne che in prossimità delle pareti. ebollizione a bolle in prossimità dell'ingresso del tubo quando il fluido è ancora liquido. il solo regime di ebollizione anulare.

Il tiraggio artificiale è. di tipo indotto quando la soffiante è posta a monte del generatore di vapore. di tipo forzato quando la soffiante è posta alla base del camino. di tipo forzato quando la camera di combustione viene pressurizzata per mezzo di ventilatori prementi. preferibilmente di tipo forzato quando si opera con combustibili solidi.

Nelle caldaie a circolazione forzata. la zona di vaporizzazione avviene sempre in corrispondenza di una determinata sezione di caldaia. nessuna di queste. è prevista l'installazione del corpo cilindrico nella parte inferiore della caldaia. si raggiungono elevati rapporti di circolazione.

Quale di queste esigenze non è possibile soddisfare tramite un condensatore?. recuperare, sotto forma di acqua di condensazione, il vapore impiegato in turbina. costituire una riserva di acqua utile a fronteggiare brusche variazioni di portata nel ciclo termico. accrescere l'area del ciclo funzionale consentendo l'espansione del vapore fino a una pressione molto inferiore a quella atmosferica. nessuna di queste.

Il condensatore è di tipo a caldo. quando si intende recuperare potenza termica. nessuna di queste. quando non utilizza acqua come fluido di raffreddamento. quando lo scopo è quello di ridurre la pressione allo scarico di una turbina.

Il condensatore. è caratterizzato da un elevato salto termico tra i due fluidi. è caratterizzato da una superficie di scambio termico anche di migliaia di metri quadrati. è caratterizzato da una superficie di scambio termico più contenuta possibile. è collegato con la sua parte inferiore allo scarico della turbina.

Il coefficiente di trasmissione di un condensatore. è dell'ordine dei 400-500 W/m2K per condensatori ad acqua. dipende principalmentre dal coefficiente di scambio termico convettivo lato acqua. dipende principalmente dal coefficiente di scambio termico conduttivo. dipende principalmente dal coefficiente di scambio termico convettivo lato vapore.

Il raffreddamento dell'acqua tramite torre di raffreddamento. è di tipo a caldo. comporta minori costi di investimento rispetto alla refrigerazione a ciclo aperto. presenta un rendimento termico maggiore rispetto alla refrigerazione in ciclo aperto. si rende necessario quando non si dispone di un quantitativo sufficiente di acqua per la condensazione.

Le torri a secco. sfruttando le azioni combinate della cessione di calore per convezione acqua-aria e dell'evaporazione di una parte dell'acqua, che satura l'aria ambiente e si ricondensa. sono costituite da scambiatori di calore ad aria con fasci tubieri alettati in cui circola l'acqua condensatrice da raffreddare. presentano costi di capitali di norma inferiori rispetto a quelli di un sistema ad umido. sono più efficienti delle torri ad umido.

Nelle torri evaporative (o torri ad umido). il tiraggio è di tipo naturale. il raffreddamento avviene principalmente per convezione dall'acqua all'aria. il limite teorico di temperatura raggiungibile dall'acqua è quello dell'aria al bulbo umido. l'aria umida è più pesante di quella secca e tende a fuoriuscire dal basso.

In un impianto a vapore la regolazione per strozzamento. permette di modulare la portata di vapore all'ingresso della turbina mantenendo pressione e temperatura costanti. è meno vantaggiosa della regolazione per parzializzazione. consiste nell'agire sulla chiusura di una o più valvole di ammissione al generatore di vapore. consiste nell'agire sulla chiusura di una o più valvole di ammissione del vapore all'ingresso della turbina a vapore ad alta pressione.

Quale di queste affermazioni è corretta?. In un impianto a vapore la regolazione avviene rapidamente. In un impianto a vapore, nel caso di regolazione per strozzamento si mantiene invariata la pressione di ingresso turbina. In un impianto a vapore, nel caso di regolazione per parzializzazione si agisce anche sul generatore di vapore. In un impianto a vapore, nel caso di regolazione per parzializzazione si riduce la pressione massima del vapore.

La regolazione della temperatura del vapore nei surriscaldatori. nessuna di queste. richiede di mantenere un rapporto il più possibile costante tra il calore ceduto ai surriscaldatori ad irraggiamento nella camera di combustione e quello ceduto ai surriscaldatori a convezione. avviene solitamente per ricircolazione dei gas. segue lo stesso andamento per tutti i banchi di tubi surriscaldatori.

La regolazione della temperatura del vapore nei risurriscaldatori. deteriora sensibilmente la resistenza dei primi palettamenti di turbina. non può essere effettuata. avviene solitamente per inclinazione dei bruciatori o ricircolazione dei gas. avviene preferibilmente attraverso iniezione di acqua di desurriscaldamento.

Nel caso di regolazione per strozzamento. si fa laminare il fluido attraverso valvole non totalmente aperte prima dell'ingresso in turbina. si mantiene invariata la pressione di ingresso turbina. si riduce l'entalpia di ingresso turbina. si varia la temperatura di ingresso in turbina.

La regolazione di un impianto a vapore avviene. secondo la sola modalità caldaia segue turbina. secondo diverse strategie globali di regolazione. piuttosto rapidamente ma comporta bassi rendimenti di esercizio. per parzializzazione pura.

La regolazione di tipo automatico. prevede l'impiego di regolatori continui di tipo digitale. comporta un costo di esercizio maggiore. prevede solitamente l'impiego di regolatori continui. permette di mantenere costante il valore di una grandezza ma non consente una sua variazione.

Nel caso di regolazione per parzializzazione. non si agisce sul generatore di vapore. si riduce la pressione massima del vapore. si miscela del vapore con acqua proveniente dall'economizzatore prima del loro ingresso in turbina. si agisce sulle valvole di ammissione del vapore in ingresso turbina.

La regolazione degli impianti a vapore. non permette di regolare l'ammissione in turbina. avviene solitamente agendo sui livelli di temperatura e pressione. non è possibile. è piuttosto complessa dovendo regolare generatore di vapore e turbina tra loro interconnessi.

In un impianto a vapore tramite regolazione coordinata ed integrata. si ottiene una buona regolazione del gruppo a vapore sebbene ai carichi parziali presenti prestazioni peggiori rispetto a gruppi turbogas. è possibile regolare in maniera efficiente il gruppo a vapore sino al 20% del carico nominale. è possibile comandare la portata di acqua e di combustibile ma non quella dell'aria comburente. si ottengono modeste variazioni di carico ma in tempi molto brevi.

In un impianto a vapore nel caso di strategia di regolazione turbina segue caldaia. non è possibile portare il fluido allo stato di vapore surriscaldato. le valvole di ammissione in turbina seguiranno una legge di apertura che sarà condizionata dalla crescita di pressione nel generatore di vapore. il generatore di vapore si adegua alle richieste della turbina fissate dal carico esterno. si agisce sul combustibile e comburente così da mantenere il salto entalpico in turbina immutato.

In un impianto a vapore nel caso di strategia di regolazione caldaia segue turbina. si agisce sul combustibile e comburente così da mantenere il salto entalpico in turbina immutato. la turbina si adegua alla richiesta del generatore di vapore. le valvole di ammissione vengono comandate generalmente per strozzamento. si agisce sul combustibile di modo da variare il salto entalpico in turbina.

Nella regolazione per parzializzazione di un impianto a vapore. si agisce sulla chiusura di una o più valvole di ammissione al generatore di vapore. si agisce sulla chiusura di una o più valvole di ammissione del vapore all'ingresso della turbina a vapore ad alta pressione. si fa laminare il fluido attraverso le valvole non totalmente aperte così da presentarsi prima della espansione ad ugual valore di entalpia ma pressione inferiore. si agisce arrestando il funzionamento della turbina di bassa pressione.

La regolazione di un impianto a vapore. è possibile agendo preferibilmente sulle portate di acqua. è possibile agendo preferibilmente sui livelli di pressione del vapore. non è possibile. è possibile agendo preferibilmente sui livelli di temperatura del vapore.

La regolazione dei gruppi a vapore. nessuna di queste. comporta rendimenti inferiori rispetto a quelli dei turbogas. può avvenire fino al 20% del carico nominale. avviene rapidamente.

Un impianto a vapore operante secondo ciclo Hirn presenta in ingresso turbina un vapore surriscaldato avente entalpia specifica di 3370 kJ/kg. In condizioni ideali il fluido in uscita dalla turbina si troverebbe ad una condizione entalpica di 2570 kJ/kg. Ipotizzando un rendimento adiabatico di espansione di 0.85 a quanto ammonta il lavoro specifico di turbina nel caso reale?. 941.1 kJ/kg. 800 kJ/kg. nessuna di queste. 680.0 kJ/kg.

Nella variante più diffusa di cicli combinati. la combustione è esterna al fluido di lavoro e consente di raggiungere elevate temperature. il calore dei fumi viene recuperato a temperatura costante. cedono calore all'ambiente a bassa temperatura come nei cicli chiusi a vapore. i fluidi di lavoro vengono miscelati tra loro per raggiungere la massima efficienza termodinamica.

Nella variante più diffusa i cicli combinati. prevedono il miscelamento dei due fluidi di lavoro. presentano costi operativi elevati. sono costituiti da un ciclo topping a gas che opera a temperature elevate e da un ciclo bottoming a vapore. sono costituiti da un ciclo topping a vapore che opera a temperature elevate e da un ciclo bottoming a gas.