RICERCA DI TERMODINAMICA

MOTO PERPETUO di SECONDA SPECIE

Nuovo Concetto di Entropia, Richiesta di Parere, Turbo-Pompa ad Ingranaggi Ellittici,
Ciclo Rankine-Hirn, Cicli Entalpici e Cicli Entropici, Motori e Distillatori, Rendimento Unitario,
Ottimazione del Rendimento, Cicloide Ellittica, Nuovo Integrale Indefinito, una Legge Assoluta.

       
       
       
       
  (06)    
       
       
       
  MACCHINE TERMICHE A VAPORE,    
  CICLI ENTALPICI, MOTORI E DISTILLATORI    
  Riassunto del Secondo Brevetto (fig.1,3,5)    
       
       
       
       
       
       
       
  INTRODUZIONE    
  Nel Piano Entropico Ω(T,S) il MISCUGLIO (M) di un Liquido (M’) col suo Vapore (M”) di TITOLO x=(M”/M) si trova (fig.1) nella ZONA (ACBA) confinante con la ZONA (L) del Liquido a sinistra di (AC) e la ZONA (V) del Vapore Surriscaldato a destra di (CB), separate in alto dalla Isoterma (TC) del GAS (Reale, Ideale) tangente nel Punto CRITICO (C) di (ACBA), trascurando il sottostante Miscuglio SOLIDO-VAPORE, poco interessante.    
  Come ogni FLUIDO anche lo STATO Fisico del MISCUGLIO dipende (Gibbs) da 2 VARIABILI come conferma la seguente Equazione di CLAPEYRON che lega le tre GRANDEZZE (Pressione, Temperatura, Titolo)=(p,T,x) con EQUAZIONI di STATO del tipo φ(p,T,x)=0, tenuto conto delle tre Funzioni di Stato: CALORE di Trasformazione r=r(T,x), VOLUME Specifico del Vapore v”=v”(T,x) e VOLUME Specifico del Liquido v’=v’(T,x).    
       
     
  φ(p,T,x)=0    
       
  Essa definisce le TRASFORMAZIONI IsotermoBariche (dT=0)⇔(dp=0), dove a ogni Trasformazione ISOTERMICA (dT=0) della TEMPERATURA corrisponde una Trasformazione ISOBARICA (dp=0) della PRESSIONE e viceversa, un VINCOLO termodinamico che ESISTE qualunque siano i VALORI numerici delle altre GRANDEZZE FISICHE (Volume,Titolo, Entalpia, Entropia, ecc.), ignorandole come se non esistessero.    
       
  In questi casi (dT=0)⇔(dp=0) lo STATO FISICO del MISCUGLIO (M=M'+M”) assume un particolare EQUILIBRIO termodinamico chiamato VAPORE SATURO, che nel Piano Entropico Ω(T,S) sussiste lungo qualsiasi linea orizzontale della ZONA (ACBA), dove l’aggiunta o la sottrazione di CALORE produce EVAPORAZIONE (dx>0) o CONDENSAZIONE (dx<0) in TUTTA la MASSA del MISCUGLIO creando il ben noto FENOMENO fisico della EBOLLIZIONE, con la conseguente variazione del TITOLO (x=M”/M) nell’Intervallo (0≤x≤1).    
       
  Peraltro le TRASFORMAZIONI ϕ(p,T,xO)=0 a TITOLO Costante (x0), senza aggiunte o sottrazioni di MISCUGLIO, si svolgono lungo le Curve ISOTITOLO (dx=0) di (ACBA), dove ad ogni Incremento ISOTERMICO di PRSSIONE (dT=0)(Δp>0) può aggiungersi il corrispondente Incremento ISOBARICO di TEMPERATURA (dp=0)(ΔT>0) o viceversa, entrambi compresi fra due IsotermoBariche (dT=0)(dp=0) del VAPORE SATURO.    
       
  Questi Incrementi, (dT=0),(Δp>0) o (dp=0),(ΔT>0), avvengono quando la CONDENSAZIONE (o l’Evaporazione) del Miscuglio si ARRESTA in un Punto qualsiasi dell’Intervallo (0≤x≤1), sulle orizzontali del VAPORE SATURO, confermando l’Ipotesi che il PRIMO Lato del CICLO RANKINE non appartiene (come si crede) alla ZONA LIQUIDA ma si svolge effettivamente sulla PRIMA ISOTITOLO (x=0) di (ACBA).    
  Ciò accade nei PRIMI Lati di particolari CICLI TERMICI chiamati CICLI ENTALPICI e CICLI ENTROPICI, impropriamente considerati (per similitudine) come VARIANTI del CICLO RANKINE, il cui PRIMO LATO non si svolge nella ZONA LIQUIDA ma (ripetiamolo) sulla PRIMA ISOTITOLO (x=0) di (ACBA).    
       
  Con queste Premesse in questa Pagina ci occupiamo soltanto dei CICLI ENTALPICI (fig.3,5), MOTORI (fig.3) e DISTILLATORI (fig.5), ottenuti partendo dal comune CICLO HIRN (fig.3) e dalla relativa Trasformazione TERMO-ISOBARA (ΔT>0),(dp=0),(1,2,3,4,4') estesa fino al VAPORE SURRISCALDATO, parte del quale (4,4') viene UTILIZZATO per incrementare l’ENTALPIA (ΔH≥0) del LIQUIDO sulla PRIMA ISOTITOLO (x=0), RISCALDANDO e COMPRIMENDO (Clapeyron) secondo l'Equazione di Stato φ(p,T,xO)=0. Quindi si spostano in ALTO le 2 IsotermoBariche (dT=0),(dp=0),(orizzontali) del VAPORE SATURO verso il Punto CRITICO (C), diminuendo l'AREA Racchiusa, il LAVORO e il RENDIMENTO dei CICLI ENTALPICI (fig.3,5).    
       
  Peraltro, accostando il più possibile al Punto CRITICO (C) quelle 2 IsotermoBariche (dT=0)(dp=0), si ottengono i CICLI ENTALPICI dei DISTILLATORI (fig.6), dove il CALORE di CONDENSAZIONE può riscaldare in CONTROCORRENTE il nuovo LIQUIDO che attraversa la ISOTITOLO (x=0) del PRIMO Lato, mentre l’equivalente CONDENSATO si raffredda alla stessa Temperatura Iniziale del LIQUIDO ENTRANTE, pronto per essere utilizzato, a parte quel poco LAVORO disponibile (Area del Ciclo) che può essere dimensionato in modo tale da rendere AUTONOMO l’IMPIANTO, ottenendo infine un DISTILLATO (Acqua Potabile) quasi GRATUITO, tenuto conto del CALORE residuo fornito dall’ESTERNO.    
       
  L’idea del DISTILLATORE (fig.5) è quella di costruire un piccolo CICLO ENTALPICO in prossimità del Punto CRITICO (C), alimentato da nuovo LIQUIDO che entra a BASSA Temperatura e viene RISCALDATO in Controcorrente dal CALORE di Condensazione  e da VAPORE Surriscaldato lungo la Prima ISOTITOLO (x=0), trasformando il LIQUIDO circolante in DISTILLATO alla stesa TEMPERATURA di ENTRATA.    
       
  Peraltro, ESCLUDENDO il VAPORE Surriscaldato (4-4’), si può ottenere un piccolo CICLO ENTALPICO in prossimità del Punto CRITICO (C) aumentando la PRESSIONE ISOTERMICA (Δp>0),(dT=0) nel Punto INIZIALE (6-1), inoltre la TEMPERATURA ISOBARICA (ΔT>0),(dp=0) del PRIMO Lato (1-2), infine si ARRESTA l’ESPANSIONE Isentropica (4-5’),(dS=0) sulla nuova IsotermoBarica (5’-6’),(dT=0),(dp=0)    
       
  In ogni caso lo scopo è quello di ottenere il CALORE di CONDENSAZIONE (5'-6'),(fig.5) a Temperatura Elevata PROSSIMA al Punto CRITICO, che poi (in qualche modo) si cercherà di recuperare RISCALDANDO in CONTROCORRENTE il LIQUIDO entrante lungo la ISOTITOLO (x=0) del PRIMO Lato (1-2).    
       
       
       
  DESCRIZIONE    
       
  Nel Campo (ACBA),(fig.1) il MISCUGLIO M=(M'+M'') di Titolo x=(M''/M), formato da un Liquido (M') col suo Vapore (M''), diventa VAPORE SATURO durante le FASI di EBOLLIZIONE (Evaporazione o Condensazione), a causa del CALORE LATENTE lungo le Trasformazioni ISOTERMOBARICHE (dT=0),(dp=0) nei Sottoinsiemi dell’Intervallo (0≤x≤1), sulle Orizzontali di (ACBA). In questi casi (GIBBS) la COPPIA COSTANTE (T,p) rende COSTANTI anche le altre VARIABILI (Entalpia, Entropia, Titolo, ecc.), le quali (EQUAZIONE di CLAPEYRON) risultano INDETERMINATI e perciò possono assumere VALORI ARBITRARI.    
       
  In effetti soltanto PRIMA e/o DOPO le EBOLLIZIONI lo STATO FISICO del MISCUGLIO dipende (GIBBS) da due VARIABILI, mentre la Terna (Pressione, Temperatura, Titolo) è legata con EQUAZIONI di STATO del Tipo p=f(T,x). Quindi tutte le TRASFORMAZIONI p=f(T,xO) a TITOLO Costante (dx=0) si svolgono sulle ISOTITOLO (FC),(dx=0) comprese fra le 2 Curve Limiti (AC),(BC) di (ACBA), dato che in questi casi (dx=0) ogni Incremento ISOTERMO di PRESSIONE (dT=0),(Δp≥0) richiede un corrispondente Incremento ISOBARO di TEMPERATURA (dp=0),(ΔT>0), o VICEVERSA, fino al ripristino di altre EBOLLIZIONI.     
       
  Sono QUESTE le Principali NOVITA’, con NOTEVOLI ma prevedibili CONSEGUENZE FISICO MATEMATICHE, specialmente TERMODINAMICHE. Fra l’altro (fig.1) il Primo LATO (1-2),(x=0),(dp=0),(ΔT≥0) del CICLO RANKINE HIRN (1,2,3,4,5,6=1) NON si trova (come si CREDE) nella Zona Liquida (L) ma sulla ISOTITOLO (AC),(x=0) di (ACBA) dove il LIQUIDO (M'), a contatto col suo VAPORE (M''), incrementa il MISCUGLIO (M) nel Generatore (G) PRIMA della EBOLLIZIONE.    
       
  Lo stesso accade (fig.3,5) ai Primi LATI (1-2),(x=0),(dp=0),(ΔT≥0) di nuovi CICLI TERMICI chiamati ENTALPICI:  MOTORI (1,2,3,4,5,6=1),(fig.3) e DISTILLATORI (1,2,3,4,5',6',6=1),(fig.5), a causa della ENTALPIA (H) del LIQUIDO che può essere OTTIMIZZATA sulla PRIMA ISOTITOLO (AC),(x=0), ottenendo 2 RECUPERI di CALORE (1-1'),(1-1''),(linee in grassetto) da ALTA a BASSA TEMPERATURA, (4-4'),(5'-6')→(6'-6), con crescita del RENDIMENTO dal 30-40% nei MOTORI fino al valore UNITARIO nei DISTILLATORI.    
       
  In particolare il DISTILLATORE (fig.5,6) può Riciclare tutto il CALORE di Condensazione (1-1')=(5'-6'), assorbendo da un’UNICA SORGENTE quanto basta per ottenere il DISTILLATO (Acqua Potabile) e l’eventuale LAVORO, da GAS (4-5'),(p2→p') e IDRAULICO (6=1),(p'→p1), a valle della COMPRESSIONE Iniziale (6=1),(p1→p2). Si tratta di MODIFICARE opportunamente la TERMODINAMICA dell’attuale CICLO RANKINE HIRN.    
       
  SORGE dunque una VERITA’ SPERIMENTALE che, soprattutto per le prevedibili conseguenze, metterà in discussione l’ENTROPIA di CLAUSIUS, un insolito DIFFERENZIALE dS=δQ/T che in questi casi (x=0) lega lo SCAMBIO TERMICO (δQ) alla ENTALPIA (δQ)p=(dH)p del LIQUIDO facendo crescere il RENDIMENTO dei CICLI ENTALPICI.      
       
       
       
       
       
       
       
 
 
   
       
       
       
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MURONE TERMODINAMICA


 

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