Appunti Macchine e sistemi energetici

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Author: Casciadei

Revisionato il 10/09/2026

di Casciadei

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Appunti di Macchine e sistemi energetici. Le macchine e sistemi energetici studiano la progettazione e l'uso di dispositivi per convertire, trasferire e utilizzare energia, come motori, turbine …

Esame Macchine e sistemi energetici

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. Caresana Flavio

Università Università Politecnica delle Marche - Ancona

A.A. 2023-2024

96 pagine

Appunti esame

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Estratto del documento

Macchine e sistemi energetici

Domande e risposte pre-orale: macchine dinamiche

Illustrare le ipotesi che stanno alla base del modello quasi-unidimensionale per la descrizione del comportamento energetico di una macchina dinamica e definire la condizione di conservazione dell'energia termo-meccanica.

Ipotesi

Opportune superfici chiuse che racchiudono un volume di controllo; tali superfici e i primiobili termici che, nelle sezioni di ingresso e di uscita;
Le caratteristiche del fluido sono uniformi nella sezione di ingresso e nelle sezioni di uscita ad un dato istante;
Il flusso che entra ed esce dal controllo;
Le portate d'aria pe e pt, sono il fluido che lavora all'interno e negativo se lascia che il lavoro del fluido;
Le portate termica qe è positiva e negativa se esce.

Energia termomeccanica

DE/Dt = ∂/∂t ∫ e g dv + ∫ e g n̂ dsde/dt = [(∫_IN c_IN s_IN) e_IN + [(∫_OUT c_OUT s_OUT) e_OUT = q̇ + p_e + d_l-IN/dt - d_OUT/dte = u + c² / 2 + gz , ρ c s = ṁ , h = u + p/ρJE/Dt = ṁ_IN (u_IN + c_IN²/2 + gz_IN) + ṁ_OUT (u_OUT + c_OUT²/2 + gz_OUT) = q_e + P_e + Pin ṁ_IN

Macchine e sistemi energetici

Domande e risposte pre-orale: macchine dinamiche

Illustrare le ipotesi che stanno alla base del modello quasi-unidimensionale per la descrizione del comportamento energetico di una macchina dinamica e definire le equazioni di conservazione dell'energia termo-meccanica.

Ipotesi

Contorno superficie chiusa che racchiude un volume di controllo; tale superficie è impermeabile tranne che nelle sezioni di ingresso e di uscita;
Le caratteristiche del fluido sono uniformi nelle sezioni di ingresso e nelle sezioni di uscita ad un dato istante;
Il flusso che attraversa dette sezioni è continuo;
Le potenze d'ingresso Pe e d'uscita Pi fluido ed il lavoro W delle macchine è negativo se entra ed è positivo se esce;
La potenza termica è positiva se entrante e negativa se uscente.

Energia termomeccanica

dE/dt = ∮_contorno ρg dv + ∫_controllo (ρge·n̂)dsdL/dt = ρS·c = ṁ/ρdE/dt = [(ρ_inC_inS_in)e_in + [(ρ_outC_outS_out)e_out] = Q̇_e + Pe + dL_in/dt - dL_out/dte = u + c²/2 + gz , ρcS = ṁ , h = u + p(I a eq. di Gibbs)JE/dt = ṁ_in(u_in + C_in²/2 + gz_in) + ṁ_out(u_out + c_out²/2 + gz_out) == Q_e + Pe + Pin ṁ_in ∮_in ṁ_out ∮_out

dE/dt = Q̇e - Pe + ṁ_in (u_in + p_in/ρ_in + c_in²/2 + gz_in) - ṁ_out (u_out + p_out/ρ_out + c_out²/2 + gz_out)

dE/dt = Q̇e - Pe + ṁ_in (h_in + c_i²/2 + gz_in) - ṁ_out (h_out + c_out²/2 + gz_out)

2) Derivare l’eq. diff. di conservazione dell’energia in forma meccanica

Derivare l’eq. diff. di conservazione dell’energia in forma meccanica di un sistema energ. in un caso stazionario a partire dall’eq. dell’energia in forma enetalpica. Evidenziare che cosa si intende x trasf. adiabatica reversibile e quali semplificazioni si possono operare nelle relazioni energetiche.

Eq. differenziale dell’energia in forma entalpica (dE/dt = 0 e dm/dt = 0): dq_e - dE = dh + d(c²/2) + gdz(del 1^o PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA:du = dq_e - dE → du = sq_e - pdv + dE - dq - pdvdu + pdv - dE - dE = dh + d(c²/2) + gdzma h = u + pv → dh = du + vdp + pdv quindi:du + pdv - dE - dE = du + vdp + pdv + d(c²/2) + gdzcioè - dE = - vdp + d(c²/2) + gdz + dE ← eq. diff. energia meccanica

Per trasf. adiabatica reversibile n intende:sq_e = 0 (adiabatico), SR = 0 (reversibile) da cui derivadh = sq = sq_e + dE = 0; del 2^o PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICAds = sq / T = 0, cioè la trasformazione è isentropica

3) Scrivere l'eq. diff. che esamina il principio di cons. dell'energia in forma meccanica nel caso di flusso stazionario

Scrivere l'eq. diff. che esamina il principio di cons. dell'energia in forma meccanica nel caso di flusso stazionario. Applicarla ad un diffusore di una pompa centrifuga, al distributore di una turbina Pelton e all'idrocono di scarico di una turbina a reazione spiegandone il senso fisico.

Eq. diff. dell'energia in forma meccanica:₋dE = dp _δ + d

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