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(01)
 

QUALCOSA IN ANTEPRIMA

 
 
 
PRESENTAZIONE
  
Alla cortese attenzione dei COMPETENTI per un eventuale ESAME del seguente QUESITO.
 Richiesta di PARERE sulla definizione Matematica di un nuovo CONCETTO di ENTROPIA (dS=δQ/T), legato a determinati DIFFERENZIALI-TERMICI dS(δQ=dQ) ma INDIPENDENTE (dS<=>δQ) da altri SCAMBI di CALORE (δQ0) e perciò INCOMPATIBILE col SECONDO PRINCIPIO della TERMODINAMICA.
Le sue CONSEGUENZE possono RISOLVERE importanti PROBLEMI ENERGETICI, in particolare modificando il CICLO RANKINE-HIRN degli IMPIANTI a VAPORE, come dimostrano i 4 BREVETTI  (17 18 19 20) pubblicati in italiano e inglese dall’ UFFICIO PCT di GINEVRA nel SITO-Internet www.wipo.int/pctdb:
 PCT  (PATENT COOPERATION TREATY)
The International Bureau of WIPO
34, Chemin des Colombettes
1211 Geneva 20, Switzerland
(Authorized officer Simin Baharlou)   

 

www.wipo.int/pctdb
 
 La stessa RICHIESTA di PARERE è stata inoltrata a varie UNIVERSITA', RIVISTE scientifiche ed altri ENTI CULTURALI, ma senza RISPOSTA sia pur NEGATIVA, forse a causa della presunta intoccabilità del SECONDO PRINCIPIO, che condiziona la TERMODINAMICA e il RENDIMENTO delle MACCHINE TERMICHE, o peggio per TUTELARE gli INTERESSI ECONOMICI legati all’attuale CRISI-ENERGETICA.
Dopo tanta INSISTENZA si spera che qualche ESPERTO in Termodinamica prenda l’iniziativa di una sommaria VERIFICA, magari col proposito di DIMOSTRARE la sua evidente(?) FALSITA', pur sapendo che (in effetti) non è facile accettare una RICERCA che SCOLLEGA l’ ENTROPIA dal SECONDO PRINCIPIO, promettendo (fra l’Altro) ACQUA POTABILE quasi GRATUITA e la totale trasformazione di CALORE in LAVORO, che significa MOTO PERPETUO di SECONDA SPECIE.
 
AIUTATEMI in questa RICERCA, una NOVITA’ SCIENTIFICA stimolata dai TESTI UNIVERSITARI ma NON sorretta da alcuna BIBLIOGRAFIA SPECIALISTICA peraltro INESISTENTE.
 
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QUALCOSA IN ANTEPRIMA  (Link 10,11)

 FLUIDO (M) sotto forma di MISCUGLIO (M=M’+M”)

Particolare FLUIDO Termodinamico è il MISCUGLIO (M=M’+M”) formato da un LIQUIDO (M’) col suo VAPORE (M”), definito nella Zona ACBA del Piano Entropico Ω(T,S) (fig.1).
 
Come ogni Fluido il MISCUGLIO (M) dipende (Gibbs) da due Variabili, quindi occorrono tre Grandezze Indipendenti per definire il suo Stato Fisico, fra le quali conviene scegliere: TEMPERATURA (T), PRESSIONE (p) e soprattutto il TITOLO (x=M”/M) che significa Concentrazione (M”/M) del Vapore (M”) nel Miscuglio (M). Queste 3 Variabili (T,p,x) sono legate (Gibbs) da un’Equazione del tipo φ(T,p,x)=0.
 
Particolare importanza assumono le Trasformazioni a Titolo-Costante (dx=0), chiamate Iso-Titolo, che avvengono senza aggiunte o sottrazioni di altro Fluido, definite nella Zona ACBA del Piano Entropico Ω(T,S) (fig.1) dalle Curve (FC) di Equazioni T=f(p) p=g(T), convergenti nel Punto Critico (C), dal valore Minimo (x=M”/M=0, M”=0) (tutto Liquido) sulla prima Iso-Titolo FC=AC (x=0) di sinistra, al valore Massimo (x=M”/M=1, M”=M) (tutto Vapore) sull’ultima Iso-Titolo FC=BC (x=1) di destra
 
Peraltro nel Piano Entropico Ω(T,S) (fig.1) non esistono Curve a Pressione e Temperatura Costanti (dp=0)(dT=0), localizzate in ogni Punto (P) di ACBA. Quindi dalle Equazioni T=f(p) e p=g(T) risulta che ogni Incremento Iso-Termico (dT=0) di Pressione (Δp>0) richiede un adeguato Incremento Iso-Barico (dp=0) di Temperatura (ΔT>0) e viceversa, sulla curva Iso-Titolo (dx=0) passante per quel Punto (P).

 

 
 Ciclo RANKINE-HIRN  (6→1→2→3→4→5→6) (fig.1,3)

 

 Particolare Circuito Energetico è il Ciclo RANKINE-HIRN (6→1→2→3→4→5→6), (fig.1,3), definito nella Zona ACBA del Piano Entropico Ω(T,S). Esso aziona tutte le CENTRALI a VAPORE, un Ciclo Termico semplice e funzionante dove però il RENDIMENTO risulta molto basso (non supera il 25%) a causa della grande quantità di ACQUA occorrente per eliminare in controcorrente il CALORE Latente del VAPORE SATURO (~750.Kcal/Kg) durante la Fase di CONDENSAZIONE sulla rizzontale (5→6)(fig.1,3).

 
Per questi motivi il 26% delle Centrali ENEL sono in trasformazione con ENERGIE Alternative, di dubbia convenienza. Quindi occorre modificare la Termodinamica di quel CICLO per migliorarne il RENDIMENTO
 
In effetti abbiamo dimostrato (Link 10,11) che la curva (6→1→2) non si trova (come erroneamente si crede) nella Zona Liquida (L) a sinistra di ACBA, ma col Primo Lato (6→2) sulla prima Iso-Titolo AC(x=M”/M=0), ricordando che nel Piano  Ω(T,S) la Compressione (6→1) del Liquido (Δp>0) a Temperatura Costante (dT=0) avviene esattamente nel Punto Iniziale (6=1).

Quindi il Ciclo RANKINE assumerà la nuova forma (6→2→3→4→5→6), che descriviamo brevemente (fig.1) scegliendo H2O come FLUIDO circolante, ricordando le coordinate (374 oC, 225 Atm) del Punto Critico (P):
 
 Nel Punto INIZIALE (6=1) il Liquido (H2O) si COMPRIME (da 0,024 a 16 Atm) a Temp. Cost. (20 °C), poi a Pressione Costante (16 Atm) si RISCALDA (da 20 a 200 °C) sulla (6→2) diventando VAPORE SATURO (a 200 °C e 16 Atm) sulla orizzontale (2→3) e poi VAPORE SURRISCALDATO (a 400 °C e 16 Atm) sulla (3→4), infine si DILATA sulla Iso-Entropica (dS=0)(4→5) della TURBINA con forte diminuzione di Temperatura (da 400 a 20 °C) e Pressione (da 16 a 0,024 Atm) diventando VAPORE SATURO sulla orizzontale (5→6) dove (tramite uno Scambiatore di Calore) si CONDENSA (a 20 °C e 0,024 Atm) nel Punto Iniziale (6=1).
 

Il nuovo Ciclo RANKINE-HIRN (6→2→3→4→5→6) consente di CREARE nella Zona (ACBA) del MISCUGLIO alcune VARIANTI di notevole interesse. In particolare (fig.3) sulla prima curva Iso-Titolo AC(x=M”/M=0, M”=0) e sulla Iso-Termo-Barica (dT=0)(dp=0) (6-N), dove abbiamo scelto le due VARIANTI ritenute più convenienti di cui parleremo fra poco, che abbiamo chiamato: Cicli ENTALPICI e Cicli ENTROPICI.
 
 
 

Cicli  ENTALPICI (6=1→2→3→4→5’→6’→6) (fig.5,6)

 

 Nel nuovo Ciclo RANKINE (6→2→3→4→5→6)(fig.1) abbiamo spostato in alto (verso il Punto Critico P) le Iso-Termo-Bariche (orizzontali) del VAPORE SATURO (2→3),( 5→6) incrementando il riscaldamento in Caldaia (fig.5,6) con 2 quantità di Calore riciclati sulla Iso-Titolo AC (x=M”/M=0): la (1→1’) del Vapore Surriscaldato (4→4’) e la (1’→1”) con l’arresto Iso-Entropico (dS=0) della Turbina (sulla verticale) (4→5’).

Con queste modifichei (fig.5,6) l’originario Ciclo RANKINE (6→2→3→4→5→6) assume la forma (1→2→3→4→5’→6’→6) (fig.5), certamente valida sapendo che la Condensazione (ΔT<0) del VAPORE (5’→6’→6) a Pressione Costante (dp=0) fino al Punto Iniziale (6=1) non può essere differente.
 
Forse conveniva procedere in modo diverso, comunque (fig.5) lo scopo era solo quello di affiancare alla (6→2) (ascendente) una seconda Iso-Titolo (6’→6) (discendente) tramite uno Scambiatore di Calore dove il Liquido entrante (1→2) si riscalda assorbendo il Calore Latente del VAPORE SATURO durante la Condenazione (6’→6).
 
Complessivamente si tratta di variazioni di Temperatura (ΔT≠0) a Pressione Costante (dp=0) sulla prima Iso-Titolo (AC)(x=0) della Zona ACBA, modificando l ‘ENTALPIA (ΔH) del Liquido, perciò queste  VARIANTI (1→2→3→4→5’→6’→6) (fig.5,6) le abbiamo chiamate CICLI  ENTALPICI.  La loro Termodinamica è molto simile a quella del Ciclo RANKINE, come ora  brevemente cercheremo di descrivere (fig.5,6):
 
Nel Punto Iniziale (6=1) il Liquido viene Compresso (Δp>0) a Temperatura Cotante (dT=0), poi si Riscalda (ΔT>0) a Pressione Costante (dp=0) sulla IsoTitolo (12)(x=0) dove assorbe il Calore di Condensazione (5’6’6), quindi prosegue il Riscaldamento (ΔT>0) a Pressione Costante (dp=0) diventando Vapore Saturo sulla Iso-Termo-Barica (23)(dT=0)(dp=0) e Vapore Surriscaldato sulla (34), che si espande sulla Isentropica (vrticale) (45’)(dS=0) della Turbina con forte calo di Pressione (Δp<0) e Temperatura (ΔT<0), ridiventando Vapore Saturo sulla curva Iso-Termo-Barica (orizzontale) (5’6’)(dT=0)(dp=0), infine attraversa lo Scambiatore sulla Iso-Titolo (6’6) dove perde il Calore Latente e ritorna allo Stato Liquido nel Punto Iniziale (6=1), per ricomonciare.
 
A differenza del Ciclo RANKINE, i Cicli ENTALPICI (1→2→3→4→5’→6’→6)(fig.5,6) non eliminano il CALORE Latente del VAPORE SATURO (5’→6’→6)(fig.5)(»750.Kcal/kg) che (nello Scambiatore) viene riciclato durante la Fase (1→2→3→4) di Riscaldamento (ΔT>0) a Pressione Costante (dp=0). Quindi, sia pure con RENDIMENTO Unitario e Potenza ridotta, i Cicli ENTALPICI possono utilizzarsi come MOTORI ma soprattutto come DISTILLATORI per ottenere LIQUIDI distillati, cioè ACQUA POTABILE quasi GRATUITA.
 

 

 Cicli ENTROPICI (O→P→3→4→5→O) (fig.3,5,7)

  

 

H2O (Acqua) TF=0(0C), TC=374,15(0C) , TAB.A

T

(0C)

p

(Kp/cm2)

H’

(kJ/kg)

H”

(kJ/kg)

H”-H’

(kJ/kg)

S’

(kJ/kgK)

S”

(kJ/kgK)

374,15

225,6

2100

2100

0

4,430

4,430

340

150,0

1595

2622

1027

3,661

5,336

300 (400)

87,6

1345

2749 (3117)

1404

3,255

5,705 (6,293)

250 (400)

40,6

1086

2801 (3212)

1715

2,793

6,072 (6,774)

200 (400)

16,0

852

2793 (3254)

1941

2,331

6,432 (7,243)

100

1,033

419

2676

2257

1,307

7,355

30

0,043

126

2556

2430

0,437

8,452

20

0,024

84

2537

2453

0,296

8,666

 

 Particolari VARIANTI del nuovo Ciclo RANKINE (6→2→3→4→5→6) (fig.3,5,7)  le abbiamo ottenute spostando a destra il Primo Lato (OP) nell’Intervallo (0<x≤1), dalla Iso-Titolo di sinistra AC (x=0) a quella di destra CB (x=1).  Questo significa spostare l’ ENTROPIA (ΔS) del Punto Iniziale (6→O) e perciò li abbiamo chiamati Cicli ENTROPICI (O→P→3→4→5→O).

  Quindi sulla Iso-Termo-Barica (dT=0)(dp=0) la CONDENSAZIONE (5→O) del VAPORE SATURO diminuisce e si annulla  nell’ Intervallo (0<x≤x5) mentre  il RENDIMENTO diventa UNITARIO (h=1)  nel successivo Intervallo (x5≤x≤1), cioè "(x³x5).
 Nelle CENTRALI TERMICHE conviene quindi sostituire il Ciclo RANKINE con qualcuno dei Cicli  ENTROPICI con RENDIMENTO UNITARIO, magari seguitando a utilizzare ACQUA (H2O) riscaldata con i soliti Combustibili, oppure gli stessi FLUIDI degli attuali IMPIANTI FRIGORIFERI (Ammoniaca, Anidrite Carbonica, Freon e altri) in grado di utilizzare almeno in parte il CALORE proveniente dall’ AMBIENTE CIRCOSTANTE (Tav. 2,3,4 e Link 11 ). Per saperne di più conviene cliccare su: COSTRUZIONE di un CICLO ENTROPICO
 
Tutto questo a titolo PROVVISORIO, almeno fino a quando (in alternativa) non si riesca a inventare FLUIDI FRIGORIFERI più convenienti, con TEMPERATURE di Congelamento molto BASSE, tali da ottenere in ogni luogo LAVORO a spese di un’ UNICA SORGENTE come l’ AMBIENTE CIRCOSTANTE, che significa MOTO PERPETUO di SECONDA SPECIE.
 
Gli ultimi due GRAFICI (fig.5, 7), riportati sulle Prime Pagine dei più importanti MOTORI di RICERCA, descrivono un MOTORE TERMICO a RENDIMENTO UNITARIO.
 
E' incomprensibile che nessun COMPETENTE si sia accorto della loro IMPORTANZA, esprimendo un breve commento sia pure per CONTESTARE la loro assurda(?) pretesa di risolvere la CRISI ENERGETICA addirittura con l'ELIMINAZIONE del PETROLIO. Perciò si può dire che: PEGGIOR SORDO E' CHI NON VUOL SENTIRE.
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 Cerchiamo ora di descrivere brevemente uno dei Cicli ENTROPICI con RENDIMENTO Unitario (fig.5, 7) definiti nell’intervallo (x5≤x≤1), ad esempio quello situato a destra (x=1)(fig.7) assumendo l’ACQUA (H2O) come Fluido Circolante, disegnato (Tab.A e Tav.1) nel Piano Ω(T,S) del Ciclo ENTROPICO (N →3 →4→5→N).

Nel Punto Iniziale (O=N) la POMPA (PA) comprime da p=0,024 a p=16 (Atm) il Vapore Saturo (H2O) a Temperatura costante T=20 (OC), che poi si riscalda da T=20 a T=200 (OC) sull'ultima IsoTitolo (x=1) (O=N)(P=3) e surriscalda sulla (P=3)4 a T=400 (OC) alla stessa Pressione Costante p=16 (Atrm), infine sulla Iso-Entropica (verticale)(45) S4=S5=7,243 (kJ/kgK), la TURBINA riduce la Pressione da p=16 a p=0,024 (Atm) e la Temperatura da T=400 a T= 20 (OC), ottenendo un Miscuglio di Titolo (x5=0,83) che assorbe Calore alla stessa Iso-Termo-Barica (T=20, p=0,024), sulla orizzontale 5(O=N), che diventa Vapore Secco (x=1) nel Punto Iniziale (O=N) per ricominciare.
 
 
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