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(01)
 
PRESENTAZIONE
 
 
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 REFERENZE
  
 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.
 
 Si tratta di 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)
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 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 VAPORE SATURO, sulle orizzontali 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 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 Equazioni del tipo φ(T,p,x)=0.
 
 Particolare importanza assumono le Trasformazioni a TITOLO Costante (dx=0), chiamate IsoTitolo, che avvengono senza aggiunte o sottrazioni di altro Fluido, anch'esse 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.
 
 Ricordiamo che 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).
 
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 Ciclo RANKINE-HIRN (fig.1,3)
 
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Ciclo RANKINE-HIRN (6→1→2→3→4→5→6)(6→2→3→4→5→6)

    

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 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) e Temperatura 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.
 
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Cicli  ENTALPICI
 
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Cicli ENTALPICI (fig.3,5,6) (623456)(62345'66)  
       
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 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.3,5) 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 modifiche (fig.3,5) l’originario Ciclo RANKINE (6→2→3→4→5→6) assume la nuova 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.3,5) le abbiamo chiamate CICLI  ENTALPICI.  La loro Termodinamica è molto simile a quella del Ciclo RANKINE, come ora cercheremo di descrivere (fig.5)  assumendo ACQUA  come fluido circolante:
 
 
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 (1→2)(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 (2→3)(dT=0)(dp=0) e Vapore Surriscaldato sulla (3→4), che si espande sulla Isentropica (vrticale) (4→5’)(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.

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

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 Particolari VARIANTI (fig.3,5,7) del nuovo Ciclo RANKINE (6→2→3→4→5→6) le abbiamo ottenute spostando a destra il Primo Lato (OP) dalla IsoTitolo di sinistra (x=0) a quella di destra (x=1). Questo significa spostare la  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) e il RENDIMENTO diventa UNITARIO (η=1)  nel successivo Intervallo (x5≤x≤1).
 
 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 il CALORE proveniente dall’ AMBIENTE CIRCOSTANTE (Tav.2,3,4, Link.11). Per saperne di più conviene cliccare su: COSTRUZIONE di un CICLO ENTROPICO
 
Tutto questo a titolo PROVVISORIO fino a quando (in alternativa) non si riesca a inventare FLUIDI FRIGORIFERI più convenienti, con TEMPERATURE di Congelamento molto BASSE, per ottenere in ogni luogo LAVORO a spese di un’ UNICA SORGENTE come l’ AMBIENTE CIRCOSTANTE, che significa MOTO PERPETUO di SECONDA SPECIE.
 
I due GRAFICI (fig.5,7) 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.
     
 
 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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