13-07-2024 - Education - Steam, irreversibility and losses [EN]-[IT]

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~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

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[ENGLISH]
13-07-2024 - Education - Steam, irreversibility and losses [EN]-[IT]
With this post I would like to provide some brief information regarding the technical topic mentioned in question
The context in which we operate is that of energy machines.
(code notes: 550)

Steam systems
Steam systems transform the thermal energy of steam into mechanical energy and subsequently into electrical energy.

Steam systems - irreversibility
The irreversibilities that are not present in steam systems are the non-ideal efficiency losses of the compressor.
This irreversibility cannot be present in a steam system because steam systems use pumps rather than compressors. Compressors are based on the Brayton cycle, while steam systems are essentially based on the Rankine cycle

Steam systems - negligible losses
The losses that can be neglected in steam systems are the thermal losses that occur through the walls
Note: The losses of steam systems that must be considered are instead the losses at the turbine exhaust, the pressure losses and the losses due to non-ideal efficiency of the turbines.

The Rankine cycle - administration
The saturated steam Rankine cycle involves the administration of heat at constant pressure starting from saturated liquid conditions up to dry saturated steam conditions.
Note; The sentence just written correctly describes the saturated steam Rankine cycle. In this cycle, the working fluid is heated at constant pressure until it reaches the condition of dry saturated steam, without further overheating.

Hirn cycle - junction
In a Hirn cycle, the end superheating temperature releases the value of the maximum cycle temperature from the value of the critical temperature of the fluid
Note: in the Hirn cycle, reheating allows the vapor temperature to be increased above the saturation temperature, making the maximum cycle temperature independent of the critical fluid temperature.

The Rankine cycle - expansion
If we were to refer to the Rankine cycle we can say that the expansion transformation takes place in the superheated steam field with a final expansion title lower than 1

Compared to the Rankine cycle, the Hirn cycle involves the presence of an additional heat exchanger called a reheater
Note: The Hirn cycle is distinguished from the traditional Rankine cycle precisely by the presence of a reheater, which further heats the steam after the first expansion in the turbine, before the steam enters the turbine for a second expansion. The Hirn cycle was designed to overcome the limits of the Rankine cycle by choosing to overheat the saturated vapor exiting the vaporizer,

Conclusions
For steam systems, the studies carried out in the past on the Rankine thermodynamic cycle and the Hirn cycle are fundamental

Request
Have you known anyone who worked in a steam plant?

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[ITALIAN]
13-07-2024 - Education - Vapore, irreversibilità e perdite [EN]-[IT]
Con questo post vorrei fornire alcune brevi nozioni a riguardo dell’argomento tecnico citato in oggetto
Il contesto in cui operiamo è quello delle macchine energetiche.
(code notes: 550)

Impianti a vapore
Gli impianti a vapore, trasformano l'energia termica del vapore in energia meccanica e successivamente in energia elettrica.

Impianti a vapore - irreversibilità
Le irreversibilità che non sono presenti negli impianti a vapore sono le perdite di rendimento non ideale del compressore.
Questa irreversibilità non può essere presente in un impianto a vapore in quanto gli impianti a vapore utilizzano pompe anziché compressori. I compressori si basano sul ciclo Brayton, mentre gli impianti a vapore sostanzialmente si basano sul ciclo Rankine

Impianti a vapore - perdite trascurabili
Le perdite che possono essere trascurate negli impianti a vapore sono le perdite termiche che avvengono attraverso le pareti
Nota: Le perdite degli impianti a vapore che devono essere considerate sono invece, le perdite allo scarico della turbina, le perdite di carico e le perdite per rendimento non ideale delle turbine.

Il ciclo Rankine - somministrazione
Il ciclo Rankine a vapore saturo prevede una somministrazione del calore a pressione costante a partire dalle condizioni di liquido saturo fino a quelle di vapore saturo secco.
Nota; La frase appena scritta descrive correttamente il ciclo Rankine a vapore saturo. In questo ciclo, il fluido di lavoro viene riscaldato a pressione costante fino a raggiungere la condizione di vapore saturo secco, senza ulteriori surriscaldamenti.

ciclo Hirn - svincolo
In un ciclo Hirn, la temperatura di fine surriscaldamento svincola il valore della massima temperatura di ciclo dal valore della temperatura critica del fluido
Nota: nel ciclo Hirn, il risurriscaldamento permette di aumentare la temperatura del vapore al di sopra della temperatura di saturazione, rendendo indipendente la massima temperatura di ciclo dalla temperatura critica del fluido.

Il ciclo Rankine - espansione
Se dovessimo fare riferimento al ciclo Rankine possiamo dire che la trasformazione di espansione ha luogo nel campo del vapore surriscaldato con un titolo finale di espansione inferiore a 1

Rispetto al ciclo Rankine, il ciclo Hirn prevede la presenza di un ulteriore scambiatore di calore chiamato risurriscaldatore
Nota: Il ciclo Hirn si distingue dal ciclo Rankine tradizionale proprio per la presenza di un risurriscaldatore, che riscalda ulteriormente il vapore dopo la prima espansione nella turbina, prima che il vapore entri nella turbina per una seconda espansione. Il ciclo Hirn è stato pensato per superare i limiti del ciclo Rankine scegliendo di surriscaldare il vapore saturo in uscita dal vaporizzatore,

Conclusioni
Per gli impianti a vapore sono fondamentali gli studi avvenuti in passato sul ciclo termodinamico Rankine e sul ciclo Hirn

Domanda
Avete conosciuto qualcuno che ha lavorato in un impianto a vapore?

THE END