N.L Sadi Carnot

 

 

 

 

 

 

            

 

Rudolf Clausius

 

 

 

 

 

 

 

            

 

 

 

       

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Il frigorifero

 di

Einstein e Szilard

1930

                                                                                                                                                                                                                      

 


 

 

 

 

 

 

CYCTHERM

 

 

 


 

Un Programma Software per Simulare Sistemi Termodinamici


 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

Che cosa è CYCTHERM

 

 

CYCTHERM è un software per la simulazione dei processi termodinamici idoneo anche per quelli strutturati in cicli complessi. CYCTHERM esegue il bilancio termico del processo e l'analisi di Secondo Principio adottando il concetto di exergia che è applicato   con i metodi ingegneristici piu’ avanzati.

 

 

                                                                                                                           

 

Come funziona ?

 

 

CYCTHERM riconosce un insieme di processi termodinamici elementari ognuno dei quali è realizzato nella pratica da un componente meccanico specifico. L’architettura del programma consente di collegare insieme i componenti termo-meccanici che realizzano il processo con la piu’ ampia flessibilita’. Una interfaccia grafica Windows molto versatile consente la costruzione rapida di diagrammi di flusso complessi.  

Dopo aver disegnato il diagramma di flusso e specificato i parametri di processo, CYCTHERM risolve le equazioni che governano i bilanci di massa e di energia; quindi esegue il bilancio exergetico.

 

 

• Disegnare il diagramma di flusso

 

 

Quando CYCTHERM viene avviato, sullo schermo del PC appare la finestra che contiene l'area grafica dove deve essere disegnato  il diagramma di flusso del processo. Per disegnare il diagramma  occorre riconoscere quali sono i componenti del programma che simulano quelli reali.

La versione attuale  mette a disposizione dell'utente 25 componenti che consentono la simulazione della maggior parte dei processi termici. Un componente è rappresentato da una icona o da un frame e  può essere collocato ovunque all'interno dell'area grafica.

Per connettere funzionalmente un componente con un altro, occorre  riconoscere quali sono le porte, di ingresso/uscita dei materiali,  da connettere. Si considera prima il componente a monte, si punta con il mouse la porta da connettere e si  clicca.  Si considera quindi il componente a valle, si  punta la porta da connettere al componente a monte e si clicca. La rappresentazione della porta cambia  colore e una linea punteggiata, fatta di tre segmenti, che connette le porte cliccate compare sull'area grafica.

Lo stile, la forma e il colore  della linea che rappresenta una connessione possono essere facilmente personalizzate. Altre opzioni sono disponibili per personalizzare il disegno del diagramma di flusso.

 

 

• Stabilire le condizioni operative

 

 

Le condizioni operative del processo sono definite stabilendo i parametri di processo e i parametri di controllo. I parametri di processo sono attributi dei componenti che ne determinano le prestazioni. I parametri di controllo stabiliscono le modalità di esecuzione del calcolo.

I parametri di controllo sono quelli che specificano la modalità di esecuzione dei calcoli. Tra i parametri di controllo sono compresi il numero di iterazioni e le condizioni  chimico-fisiche ambientali.

Il modo operativo standard di CYCTHERM è il modo diretto o esplicito del calcolo delle prestazioni. Ciò significa che l'utente deve specificare le proprietà di tutti i materiali che entrano nel sistema, oltre ai parametri che controllano le prestazioni dei componenti, e la procedura di calcolo risolve le equazioni che governano i bilanci di massa e di energia.

Potete anche risolvere i problemi impliciti abilitando una apposita opzione dei parametri di controllo oppure, o anche,  potete eseguire uno studio di sensibilità. 

 

 

• Analizzare i risultati

 

 

Potete accedere ai dati generati durante l'esecuzione del programma con le specifiche procedure che facilitano l'interpretazione dei risultati,  ma potete pure accedere direttamente i file ASCII dove i dati sono registrati. Potete estrarre i risultati in base a quattro criteri di estrazione denominati:  Component, Connection, Global, Exergy accounting. Selezionando  Connection potete vedere le proprietà dei materiali nelle connessioni del diagramma di flusso; selezionando  Component potete accedere alle proprietà  dei materiali alle porte di ingresso/uscita dei  componenti. Quando selezionate Connection o Component la connessione o il componente selezionato è evidenziato sul diagramma di flusso. Potete stampare, salvare e diagrammare i risultati mostrati.

Potete rappresentare su un diagramma termodinamico appropriato lo stato fisico del fluido che scorre in  una connessione oppure lo stato fisico dello stesso fluido in molte connessioni. Potete  impiegare i diagrammi Temperatura-Entropia o Entalpia-Pressione con i fluidi reali a due fasi, oppure altri appropriati diagrammi con altri fluidi.

I diagrammi sopra citati sono interattivi: un doppio clic in un punto avvia il calcolo delle proprietà termodinamiche di quel punto.

 Altre rappresentazioni grafiche dei risultati sono possibili: potete disegnare il diagramma della temperatura in funzione del carico termico dei  componenti Closed Feedwater, Surface Condenser e Heat Recovery Steam Generator oppure potete disegnare grafici cartesiani di grandezze specifiche quando vengonoi esaminati  i risultati di uno studio di sensibilità.

 

 

 

 

Quali sistemi ?

 

 

CYCTHERM riconosce una ampia famiglia di materiali che include i gas ideali come pure l'aria umida e le miscele di gas ideali con acqua, alcuni fluidi reali a due fasi, quali l'acqua, i refrigeranti, il biossido di carbonio ecc. Ovviamente CYCTHERM riconosce i combustibili piu' comuni e la miscela di acqua con ammoniaca. Tale vasta famiglia di fluidi e la struttura modulare del programma consentono la simulazione di moltissimi tipi di processi, tra i quali sono compresi quelli termoelettrici convenzionali e non come  i cicli HAT e Kalina.

CYCTHERM  risolve problemi diretti e indiretti (impliciti o di tipo If... Then)  e risolve anche studi di scenario o di analisi di sensibilità.

 CYCTHERM  è caratterizzato da una architettura aperta che rende agevole l'estensione del programma a trattare nuovi componenti e nuovi fluidi.

 

 

Dove può aiutare ?

 

 

CYCTHERM è utile in fase di progettazione concettuale di un processo e negli studi di ottimizzazione. Può anche essere utilizzato per valutare le prestazioni e i miglioramenti di un processo esistente. Infine può essere impiegato come strumento didattico a livello universitario nel campo della termodinamica dei sistemi.

 

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BILANCIO DI MASSA E DI ENERGIA

 

E

ANALISI DI 2° PRINCIPIO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COMPONENTI

Source

Sink

Gas Turbine

Mixing Condenser

Cooling Tower

Gas Compressor

Excharger

Combustion Chamber

Splitter

Generic  Exchanger

HRSG

Closed Feedwater

Open Feedwater

Pump

Mixer

Surface Condenser

Steam Turbine

Throattling Valve

Boiler

Geothermal Turbine

Flasher

Gas Saturator

Fictitious Source

Flow Control

Null

 

 

MODALITA' DI CALCOLO

 

Diretta

Implicita

Scenario

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MATERIALI

 

 Gas Ideali

Aria Umida

Miscele di vapor d'acqua e Gas

 

Acqua

Refrigeranti R22  e R134a

 

Ammoniaca

Biossido di Carbonio

Metano

Acqua & Ammoniaca

Combustibili solidi e liquidi

 

 

SISTEMI

 

Refrigerazione

Condizionamento

Cicli a gas

Cicli a vapore

 Cicli combinati e ibridi

HAT

Kalina