Ciclo di Rankine: esercizi svolti e spiegazione

Ciclo di Rankine: esercizi svolti e spiegazione

Esercitazione sul Ciclo di Rankine ideale

Termodinamica applicata e trasmissione del calore. Uno stabilimento industriale soddisfa il proprio fabbisogno di energia elettrica utilizzando un impianto nel quale si realizza un ciclo Rankine.
Si richiede di:
•    Tracciare sul diagramma termodinamico allegato di Mollier per il vapor d’acqua il ciclo Rankine, mettendo in evidenza i capisaldi. In particolare per quest’ultimi compilare una tabella che riporta pressione, temperatura in K e in °C, volume specifico, densità, entalpia ed entropia;
•    Calcolare la potenza meccanica di compressione e la potenza meccanica di espansione;
•    Calcolare i flussi termici scambiati;
•    Calcolare la potenza elettrica prodotta supponendo unitario il rendimento dell’alternatore
•    Calcolare il rendimento di primo principio della termodinamica.
C=iniziale del cognome=18.

Calcolo dei punti fondamentali del ciclo
Punto A
Il punto A si trova sulla curva limite inferiore in condizioni di saturazione, pertanto dalla Regola delle Fasi di Gibbs, le grandezze termodinamiche possono essere definite a partire da una variabile libera nota. Nota la pressione, si ricavano i valori di temperatura, volume specifico, entalpia ed entropia in condizioni di liquido saturo dalle tabelle del vapor d’acqua.
Punto B
Dal punto A la portata di acqua viene pompata alla caldaia. Supponendo che il fluido possa essere considerato incomprimibile poiché si trova in condizioni di liquido, e che la trasformazione sia adiabatica, segue che..
Noto il valore di pressione, essendo la pressione in B uguale a quella in C, dall’Equazione dell’Energia Cinetica per sistemi aperti si può scrivere che..
Supponendo che si lavori in condizioni di stazionarietà, che la potenza di deformazione sia nulla, che la potenza di attrito sia nulla e che le variazioni di energia cinetica e potenziale siano trascurabili.

Punto C
Analogamente a quanto affermato per il punto A, si possono definire i valori di temperatura, volume, entalpia ed entropia in condizione di liquido saturo a partire dal valore di pressione che coincide con la pressione alta di ciclo.
Noto però che il valore di pressione che mi interessa non è fornito in tabella ma risulta compreso tra i valori 2,4 [bar] e 2,5 [bar]; per tale motivo effettuo un’interpolazione per ogni proprietà termodinamica di nostro interesse applicando la seguente espressione.

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