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Autore: N.F. Falcetta, E. Sciubba

Collana: CA - 48 - Taormina 1993

Note:
La memoria descrive le motivazioni, le basi teoriche, lo sviluppo e l'implementazione di una procedura modulare interattiva per il calcolo di impianti termici di potenza. La procedura, la cui implementazione in Fortran e' stata denominata "CAMEL" (CAlcolo per Moduli ELementari), e' una struttura altamente modulare e fortemente sintetica dal punto di vista della gestione delle aree di memoria e dei database, che permette ad un utente "esperto" di calcolare interattivamente i valori delle varie grandezze termodinamiche, intensive ed estensive, nelle principali sezioni caratteristiche di un processo corrispondente ad un impianto termico di potenza. La caratteristica di CAMEL e' quella di essere costituito da una struttura centrale altamente flessibile, che e' in grado di interagire con un utente esterno (umano o artificiale), per acquisire ed ordinare tutti i dati di progetto che l'utente ritiene fornire; tale struttura (detta "core" perche' in senso logico il piu' "interno" di tutti i moduli che costituiscono il codice), dopo aver eseguito delle verifiche preliminari per accertarsi che i dati siano sufficienti e congruenti, si costruisce una rappresentazione interna dello schema di impianto, sotto forma di tre matrici, la prima detta di "interconnessione", la seconda "di impianto", e la terza "topografica". La matrice di interconnessione, ("IM" qui nel seguito) e' in pratica una lista di quali flussi entrano e quali escono da ciascun componente; la matrice d'impianto ("PM") e' una tabella che contiene - flusso per flusso - i valori delle variabili d'impianto necessarie alla completa determinazione numerica delle caratteristiche dell'impianto stesso; la matrice topografica ("TM") contiene - per ogni componente dell'impianto - la posizione (indice di riga e di colonna) delle grandezze termodinamiche caratteristiche nella PM, insieme a due flags che individuano il tipo di fluido/i evoluente/i nel componente stesso. Il codice esegue uno "scanning" dell'impianto, a partire dal primo componente che compare nella matrice di interconnessione, cercando di calcolare TUTTE le grandezze relative al componente in esame che non abbiano gia' un valore in PM; se il processo ha successo per il componente i-esimo, si passa a quello (i+1)-esimo, altrimenti messaggi interattivi vengono scambiati con l'utente per cercare di far "girare" la procedura. CAMEL ha anche la capacita' di individuare -e segnalare all'utente- eventuali incongruenze che si dovessero verificare, nel corso del calcolo, tra i valori di una qualche grandezza in ingresso o in uscita da un componente e quelli richiesti da specifiche o risultanti da precedenti calcoli relativi a componenti connessi con quello in questione. In contrasto con la flessibilita' logica del core, i moduli di calcolo dei singoli componenti hanno una struttura rigida e totalmente deterministica: essi vengono separatamente richiamati dal core per ciascun componente, e viene loro fornita una stringa alfanumerica che individua una lista di grandezze da assumere come "dati" (i cui valori sono cioe' noti), ed un vettore con i corrispondenti valori. Non tutte le combinazioni di grandezze sono possibili: per ogni componente, esiste un numero prestabilito (e molto limitato) di stringhe, ciascuna delle quali costituisce una "chiamata" lecita per quella particolare subroutine. Ognuna di queste subroutines esegue i bilanci di massa e di energia del corrispondente componente, e restituisce al core (scrivendoli nelle opportune posizioni in PM) i valori delle grandezze termodinamiche d'interesse. L'implementazione attuale di CAMEL si limita al calcolo a punto nominale e in un numero limitato di condizioni off-desgin: e' pero' possibile in linea di principio estendere senz'altro la procedura al calcolo di transitori. Si riportano due esempi di applicazione ad un impianto turbogas rigenerato e ad un impianto a vapore convenzionale di media potenza (160 MW): in entrambi i casi, si calcola dapprima l'impianto a punto nominale, e poi si esegue uno studio di sensibilita' rispetto ad un parametro di processo (la temperatura di ingresso turbina per il turbogas e la pressione di ammissione per l'impianto a vapore).