[Fisica Tecnica] Ciclo Rankine Rigenerativo
Beh chiaro, mica puoi studiare qualcosa dalle immagini di una slide...non ce l'hai un libro? Delle dispense? Esiste tanto materiale su internet a riguardo.
Risposte
In generale, nell'ambito impianti termici, con rigenerazione s'intende un processo di pre-riscaldo, grazie al quale si ottiene una maggiore efficienza rinunciando a parte del lavoro.
Spillando, cioè letteralmente estraendo parte della portata dalla turbina, si preriscalda il flusso freddo in arrivo dal condensatore. Il preriscaldo ha l'effetto di aumentare la temperatura media massima a cui lavora il ciclo, con conseguente aumento di efficienza.
Assumendo il ciclo ideale reversibile, questo è in accordo col ciclo di Carnot.
In altri termini, è minore la quantità di calore immessa, è minore il lavoro prodotto, ma è anche minore, con proporzione maggiore delle prime due, il calore uscente.
Questa modalità di analisi è anche detta "Analisi di Primo Principio". Si chiama di Primo Principio perchè usa come strumento di analisi, l'analisi dei flussi di energia, cioè il principio di conservazione (nonchè 1°Principio della Termodinamica).
Puoi analizzare il ciclo sotto un secondo punto di vista, più avanzato: "Analisi di Secondo Principio". O analisi entropica. Ovviamente, anche attraverso l'analisi entropica troverai che il ciclo Rankine rigenerato è più efficiente. Ma credo questo non t'interessi.
Perchè si vuole un ciclo più efficiente, ma meno potente?
Poniamo che tu voglia realizzare una centrale di potenza Pe[MWel]. Dalla relazione:
$ P_e~= eta_(glob)*dot(m_w)*(h_(turb,entrante)-h_(turb,usc)) $
Subito si nota che, fissato un salto entalpico, la potenza può essere aumentata semplicemente aumentando la portata di fluido.
D'altra parte, aumentare la portata di fluido comporterà: aumento della dimensione delle condotte, consumo delle pompe, renderà più diffiicile il progetto degli scambiatori di calore (in un impianto di grossa taglia, sono persino più costosi della turbina) e a portate troppo alte penalizzerà a sua volta efficienza termodinamica e in generale costi.
Allo stesso tempo, l'efficienza incrementata grazie agli spillamenti permetterà un risparmio di carburante.
Questo è un tipico problema di ottimizzazione termo-economica in ambito impianti di produzione di potenza.
Risolvendo il trade-off trovi sia l'entità ottima degli spillamenti, sia la portata globale ottima.
Anche il numero di spillamenti, e quindi il numero di rigeneratori è di solito il risultato di un problema di trade-off. Ma per questo serve l'analisi di secondo principio.
In ogni caso, sono analisi multivariate che si possono fare tranquillamente in excel.
Spero di aver dato un'idea.
Spillando, cioè letteralmente estraendo parte della portata dalla turbina, si preriscalda il flusso freddo in arrivo dal condensatore. Il preriscaldo ha l'effetto di aumentare la temperatura media massima a cui lavora il ciclo, con conseguente aumento di efficienza.
Assumendo il ciclo ideale reversibile, questo è in accordo col ciclo di Carnot.
In altri termini, è minore la quantità di calore immessa, è minore il lavoro prodotto, ma è anche minore, con proporzione maggiore delle prime due, il calore uscente.
Questa modalità di analisi è anche detta "Analisi di Primo Principio". Si chiama di Primo Principio perchè usa come strumento di analisi, l'analisi dei flussi di energia, cioè il principio di conservazione (nonchè 1°Principio della Termodinamica).
Puoi analizzare il ciclo sotto un secondo punto di vista, più avanzato: "Analisi di Secondo Principio". O analisi entropica. Ovviamente, anche attraverso l'analisi entropica troverai che il ciclo Rankine rigenerato è più efficiente. Ma credo questo non t'interessi.
Perchè si vuole un ciclo più efficiente, ma meno potente?
Poniamo che tu voglia realizzare una centrale di potenza Pe[MWel]. Dalla relazione:
$ P_e~= eta_(glob)*dot(m_w)*(h_(turb,entrante)-h_(turb,usc)) $
Subito si nota che, fissato un salto entalpico, la potenza può essere aumentata semplicemente aumentando la portata di fluido.
D'altra parte, aumentare la portata di fluido comporterà: aumento della dimensione delle condotte, consumo delle pompe, renderà più diffiicile il progetto degli scambiatori di calore (in un impianto di grossa taglia, sono persino più costosi della turbina) e a portate troppo alte penalizzerà a sua volta efficienza termodinamica e in generale costi.
Allo stesso tempo, l'efficienza incrementata grazie agli spillamenti permetterà un risparmio di carburante.
Questo è un tipico problema di ottimizzazione termo-economica in ambito impianti di produzione di potenza.
Risolvendo il trade-off trovi sia l'entità ottima degli spillamenti, sia la portata globale ottima.
Anche il numero di spillamenti, e quindi il numero di rigeneratori è di solito il risultato di un problema di trade-off. Ma per questo serve l'analisi di secondo principio.
In ogni caso, sono analisi multivariate che si possono fare tranquillamente in excel.
Spero di aver dato un'idea.
Cosa non ti è chiaro di specifico?
Se hai capito bene quello che ho scritto, dovrebbe essere piuttosto chiaro anche lo schema di impianto e il ciclo sul T-s.
Se hai capito bene quello che ho scritto, dovrebbe essere piuttosto chiaro anche lo schema di impianto e il ciclo sul T-s.
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