DETERMINAZIONE DEL RENDIMENTO TERMICO UTILE E VALUTAZIONE DELLE PERDITE PER DISPERSIONE PER UN GENERATORE DI CALORE ALIMENTATO CON COMBUSTIBILE GASSOSO (CH4) AVENTE ACQUA COME FLUIDO TERMOVETTORE

La caldaia è in acciaio e a inversione di fiamma,mentre il bruciatore è ad aria soffiata ed è dotato di pressostato.

Elenco dei simboli e loro significato:

Vc portata di combustibile [m3/s]

VcN portata di combustibile normalizzata [m3/s] tc temperatura combustibile [°C]

p’c pressione relativa del combustibile [Pa]

pb pressione barometrica [Pa]

pc pressione assoluta del combustibile [Pa]

te temperatura di entrata del fluido termovettore acqua [°C]

tu temperatura in uscita del fluido termovettore acqua [°C]

tf temperatura fumi (prodotti della combustione) [°C]

ta temperatura ambiente [°C]

mh portata del fluido termovettore acqua [kg/s]

CO2 concentrazione di anidride carbonica nei prodotti della combustione [ppm]

O2 concentrazione di ossigeno nei prodotti della combustione [%]

CO concentrazione di monossido di carbonio nei prodotti della combustione [ppm]

NOx concentrazione di ossidi di azoto nei prodotti della combustione [ppm]

Qs potenza termica del focolare (potenza termica spesa) [kW]

Qu potenza termica utile [kW]

Qc potenza termica persa al camino [kW]

Qd potenza termica dispersa in ambiente [kW]

Pc perdita al camino [%]

Pd perdita per dispersione [%]

Hi potere calorifico inferiore del combustibile [kJ/mN^3];(t0=15°C e p0=1,013x10^5 Pa) rendimento termico utile

Ch calore specifico acqua (ch=4,19 kJ/Kg°C)

Obiettivo: calcolo diretto e indiretto del rendimento termico utile = Qu Qs



CALCOLO INFORMAZIONI UTILI

- PORTATA DI COMBUSTIBILE MISURATA

Per calcolare la portata di combustibile misurata, servono la lettura iniziale e quella finale del gas, effettuate tramite un contatore volumetrico e un cronometro.

Lettura iniziale = 55,75 m3

Lettura finale = 56,24 m3

Tempo trascorso tra la lettura iniziale e quella finale = 7’ + 5,52” = 425,52 s

Lettura finale−Letturainiziale Tempo gas

56,26−55,75 425,52

≅

Per calcolare la pressione relativa del gas ci serviamo di un manometro.

P0= 101300 Pa

P’c=160mm(dicolonnad’acqua)≅ 1600Pa Pb = 970 mbar = 97000 Pa

Pc = Pb + P’c = 97000 Pa + 1600 Pa = 98600 Pa

- TEMPERATURE ACQUA

T0= 15 °C = 288 K Tc = 22 °C = 295 K

Vc=

= =1,152 103m3/s 4m3/h

- PRESSIONE RELATIVA DEL GAS

CALCOLO DIRETTO DEL RENDIMENTO =Qu

Qs = (VcNHi)

T0 Pc 288 98600

Vcn=VcN=Vc Tc P0 =(1,152 103)295 101300 =1,095 103m3N/s

Hi = 35,79 103 kJ/m3N

Qs = Vcn Hi = (1,095 103) 3(5,79 103) = 39,18 kW

Qu=mh ch (tu-te) tu=73,6°C

te=15,2°C

tf = 138 °C

ti = 63 °C

ta = 23 °C

ch=4,19 kJ/Kg°C

Tempo acqua 3’ + 51,93” = 231,93 s

33,32

Mh = 231,93 = 0,144 kg/s

Qu = 0,144 4,19 (73,6 – 15,2) = 35,24 kW

= 35,24 = 0,899 = 89,9 % 39,18

Qs



CALCOLO INDIRETTO DEL RENDIMENTO =100–Pc–Pd

k ∙(Tf −Ta) CO2

0,47 ∙(138−23)

Pc = 9,2 = 5,9 % della potenza termica spesa

Qc= Pc Qs= 5,9 39,18≅ 2,4kW 100 100

Qd = Qs – Qu – Qc = 39,18 – 35,24 – 2,4 = 1,54 kW

Pd = 100 – – Pc = 100 – 89,9 – 5,9 = 4,2 %

Questo valore è incerto perché risente di incertezze e approssimazioni di

Valore massimo consentito di CO = 0,1 % = 1ppm.

Pc =

Concentrazione CO2 = 9,2 %

“k” dipende dal combustibile (metano = 0,379 + 0,0097 9,2) tf = 138 °C

ta = 23 °C

Non sono stabiliti valori massimi di NO e, in questa esercitazione, NO= 54 ppm.

e Pc.



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