IMPIANTO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE DI VAPORE CON CAMERA DI SEPARAZIONE (liquido - vapore) E COMPRESSIONE A DUE STADI.

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1 IMPIANTO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE DI VAPORE CON CAMERA DI SEPARAZIONE (liquido - vapore) E COMPRESSIONE A DUE STADI

2 IMPIANTO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE DI VAPORE CON CAMERA DI SEPARAZIONE (liquido - vapore) E COMPRESSIONE A DUE STADI Si consideri un impianto frigorifero con camera di separazione liquido-vapore che presenta le seguenti caratteristiche: l’evaporazione avviene alla temperatura di -40°C; l’ambiente esterno si trova a 30°C; - il fluido refrigerante utilizzato è R134a; - all’uscita del condensatore il fluido è liquido sottoraffreddato di 5°C, viene laminato fino alla pressione a cui lavora la camera di separazione che separa liquido e vapore; il liquido viene laminato fino alla pressione di vaporizzazione, mentre il vapore viene miscelato al fluido compresso proveniente dall’evaporatore; la portata totale viene compressa fino alla pressione di condensazione; - all’uscita dell’evaporatore il fluido è vapore surriscaldato; il surriscaldamento del fluido si ottiene dal sottoraffreddamento del liquido proveniente dal condensatore; - lo scambiatore di calore tra il liquido sottoraffreddato ed il vapore surriscaldato ha un rendimento termico unitario; - la frazione di portata che evolve nell’evaporatore è pari al 75% di quella totale; - i compressori hanno un rendimento isoentropico pari a 0.85; determinare: - la pressione a cui lavora la camera di separazione; - la capacità di refrigerazione dell’impianto in kJ/kg; - la temperatura del vapore surriscaldato all’ingresso del primo compressore; - il coefficiente di prestazione o rendimento termodinamico dell’impianto. ( )

3 IMPIANTO DI LIQUEFAZIONE DELL’ARIA – CICLO LINDE
Un impianto di liquefazione dell’aria funzionante secondo ciclo Linde ha 4 compressori uguali con rapporto di compressione β = 3.76, ognuno seguito da uno scambiatore di calore che raffredda l’aria compressa scambiando con l’ambiente esterno. Sapendo che: - la portata elaborata dai compressori è di 150 kg/s; - le compressioni sono isoentropiche; - il primo compressore aspira aria a 7.1 °C grazie alla miscelazione dell’aria ambiente con quella proveniente dallo scambiatore interno al ciclo; - l’ambiente si trova a 17 °C e 1 bar; - lo scambiatore interno al ciclo è perfettamente adiabatico; determinare tutti gli stati termodinamici in termini di entalpia e temperatura, calcolare la potenza meccanica necessaria al funzionamento dell’impianto e la portata di aria liquida prodotta.

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5 IMPIANTO DI LIQUEFAZIONE DELL’ARIA – CICLO LINDE

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7 IMPIANTO DI LIQUEFAZIONE DELL’ARIA: CICLO LINDE E CICLO CLAUDE

8 IMPIANTO DI LIQUEFAZIONE DELL’ARIA – CICLO MISTO

9 IMPIANTO DI LIQUEFAZIONE DELL’ARIA
Un ciclo Linde di liquefazione dell’aria presenta le seguenti caratteristiche: - una portata di aria pari a 0.25 kg/s viene aspirata alla pressione di 1 bar e alla temperatura di 300 K; - l’aria subisce 3 compressioni interrefrigerate aventi lo stesso rapporto di compressione fino alla pressione massima di 64 bar; - ogni compressione comincia alla stessa temperatura di ingresso pari a 300 K; - alla fine delle compressioni l’aria entra in uno scambiatore di calore da cui esce alla temperatura di 150 K; - dopo la laminazione, viene separata la portata di liquido prodotta. Determinare: - gli stati termodinamici del ciclo; - la portata di aria liquida che viene prodotta dall’impianto; - la potenza meccanica spesa nei compressori; - la potenza totale di raffreddamento. Nell’ipotesi di sostituire la valvola di laminazione con una turbina (ciclo Claude) con rendimento isoentropico unitario, e mantenendo invariata la portata di liquido prodotta, determinare: - la temperatura di ingresso in turbina; - la potenza ottenuta nella turbina; - la nuova potenza totale di raffreddamento.