[Fisica Tecnica]
il professore ha lasciato questa esercitazione e avrei bisogno di aiuto:
Si consideri il sistema geotermico ibrido integrato flash-binario esplicitato nelle figure
seguenti, per il quale sono assegnati arbitrariamente dei valori per le condizioni del
fluido geotermico e per i parametri del ciclo, ma con risultati abbastanza similari ai
casi reali.
Il sistema è costituito da una sezione geotermica con impianto alimentato da una
salamoia (brine), assimilabile ai nostri fini come acqua satura a bocca pozzo, e due loop
ORC con fluido di lavoro del normal-pentano. Il vapore geotermico, prodotto dal flash
alimenta la turbina a vapore a contropressione e poi condensa nell’evaporatore del
ciclo binario superiore. La frazione liquida del flash è usata per preriscaldare e
vaporizzare il fluido organico nel ciclo inferiore. I gas non condensabili attraversano
con il vapore la turbina a vapore e sono isolati, rimossi e compressi nell’evaporatore
del ciclo superiore, ricombinati con il vapore e la frazione liquida e quindi reiniettati
nel pozzo di iniezione. L’impianto è a contropressione perché si preferisce rinunziare a
quota parte di lavoro per poter alimentare con il calore di condensazione il ciclo binario
superiore vaporizzandone il fluido organico. La frazione liquida dal processo di flash è
usata per il calore di vaporizzazione del ciclo binario inferiore, incrementando la
potenza globale resa dall’impianto.
Dati e condizioni del sistema
Temperatura della brina dal serbatoio geotermico.......................... T1 = 250 °C
Portata principale della salamoia .................................................... m˙ b = 500 kg/s
Temperatura allo stato morto .......................................................... T0 = 25 °C = 298,15 K
Temperatura del separatore a flash.................................................. T2 = 185 °C
Pressione di scarico turbina a vapore .............................................. p5 = 1,5 bar
Temperatura uscita vapore condensato............................................ T7 = 65 °C
Temperatura uscita salamoia ........................................................... T9 = 165 °C
Fluido di lavoro del ciclo binario (entrambi i circuiti): ................... n-pentano, C5H12
Temperatura ingresso turbina loop 1, superiore ............................. Ta = 380 K (condizioni di saturazione)
Temperatura ingresso turbina loop 2, inferiore .............................. Tu = 420 K (condizioni di saturazione)
Temperatura di condensazione loop 1 e 2 ........................................ Td = Tw = 310 K
Rendimento isentropico della turbina a vapore .............................. ηST = 0,80
Rendimento isentropico della turbina C5H12 ................................... ηBT1 = ηBT2 = 0,85
Efficienza isentropica della pompa di alimentazione C5H12 ........... ηCP1 = ηCP2 = 0,75
Si deve in particolare calcolare:
1. La potenza erogata dalla turbina a vapore, WST
2. La potenza netta del ciclo binario superiore (loop 1), WB1,net
3. La potenza netta del ciclo binario inferiore (loop 2), WB2,net
4. L’efficienza termica del ciclo per entrambi i circuiti binari, ηb1,th e ηb2,th
5. L’efficienza complessiva di utilizzo dell’impianto, ηu (rapporto tra potenza netta ed
exergia disponibile al serbatoio geotermico).
Suggerimento: per il n-pentano si possono usare i dati ricavabili dal sito CoolPropGIt http://ibell.pythonanywhere.com/
grazie mille!
Si consideri il sistema geotermico ibrido integrato flash-binario esplicitato nelle figure
seguenti, per il quale sono assegnati arbitrariamente dei valori per le condizioni del
fluido geotermico e per i parametri del ciclo, ma con risultati abbastanza similari ai
casi reali.
Il sistema è costituito da una sezione geotermica con impianto alimentato da una
salamoia (brine), assimilabile ai nostri fini come acqua satura a bocca pozzo, e due loop
ORC con fluido di lavoro del normal-pentano. Il vapore geotermico, prodotto dal flash
alimenta la turbina a vapore a contropressione e poi condensa nell’evaporatore del
ciclo binario superiore. La frazione liquida del flash è usata per preriscaldare e
vaporizzare il fluido organico nel ciclo inferiore. I gas non condensabili attraversano
con il vapore la turbina a vapore e sono isolati, rimossi e compressi nell’evaporatore
del ciclo superiore, ricombinati con il vapore e la frazione liquida e quindi reiniettati
nel pozzo di iniezione. L’impianto è a contropressione perché si preferisce rinunziare a
quota parte di lavoro per poter alimentare con il calore di condensazione il ciclo binario
superiore vaporizzandone il fluido organico. La frazione liquida dal processo di flash è
usata per il calore di vaporizzazione del ciclo binario inferiore, incrementando la
potenza globale resa dall’impianto.
Dati e condizioni del sistema
Temperatura della brina dal serbatoio geotermico.......................... T1 = 250 °C
Portata principale della salamoia .................................................... m˙ b = 500 kg/s
Temperatura allo stato morto .......................................................... T0 = 25 °C = 298,15 K
Temperatura del separatore a flash.................................................. T2 = 185 °C
Pressione di scarico turbina a vapore .............................................. p5 = 1,5 bar
Temperatura uscita vapore condensato............................................ T7 = 65 °C
Temperatura uscita salamoia ........................................................... T9 = 165 °C
Fluido di lavoro del ciclo binario (entrambi i circuiti): ................... n-pentano, C5H12
Temperatura ingresso turbina loop 1, superiore ............................. Ta = 380 K (condizioni di saturazione)
Temperatura ingresso turbina loop 2, inferiore .............................. Tu = 420 K (condizioni di saturazione)
Temperatura di condensazione loop 1 e 2 ........................................ Td = Tw = 310 K
Rendimento isentropico della turbina a vapore .............................. ηST = 0,80
Rendimento isentropico della turbina C5H12 ................................... ηBT1 = ηBT2 = 0,85
Efficienza isentropica della pompa di alimentazione C5H12 ........... ηCP1 = ηCP2 = 0,75
Si deve in particolare calcolare:
1. La potenza erogata dalla turbina a vapore, WST
2. La potenza netta del ciclo binario superiore (loop 1), WB1,net
3. La potenza netta del ciclo binario inferiore (loop 2), WB2,net
4. L’efficienza termica del ciclo per entrambi i circuiti binari, ηb1,th e ηb2,th
5. L’efficienza complessiva di utilizzo dell’impianto, ηu (rapporto tra potenza netta ed
exergia disponibile al serbatoio geotermico).
Suggerimento: per il n-pentano si possono usare i dati ricavabili dal sito CoolPropGIt http://ibell.pythonanywhere.com/
grazie mille!
Risposte
Una mano te la do volentieri, ma prima posta cosa hai già fatto o comunque un tentativo di soluzione almeno per le prime domande.
Oltre ad essere una richiesta da Regolamento, ritengo che sia inutile, didatticamente parlando, che il professore dia un problema e non provi a risolverlo di tuo.
Oltre ad essere una richiesta da Regolamento, ritengo che sia inutile, didatticamente parlando, che il professore dia un problema e non provi a risolverlo di tuo.
Comunque ho verificato meglio quello che hai mandato e mi sembra che manchi ancora un'informazione di portata (oltre quella già riportata) per poter procedere nella soluzione.
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