Turbomacchine - Perdite

Turbomacchine

Gruppo di dispositivi che operano su un fluido continuo in modo da espanderlo o comprimere con lo scopo di estrarre energia dal fluido stesso o cederla.

Energia al fluido (operatrici)

• Ventilatori
• Pompe
• Compressori
• Eliche

Energia alla macchina (motrici)

• Turbine
• Espansori
• Turbine

Tipologie di flusso

• Gas/liquidi - Flusso incomprimibile
• Gas - Flusso comprimibile
• Gas e liquidi - Flusso comprimibile o incomprimibile
• Gas e liquidi - Flusso comp. o incompr.
• Gas e liquidi - Flusso comprimibile
• Gas - Flusso incomprimibile

Diagramma di Balje

Diagramma che deriva dalla teoria della similitudine. In particolare il diagramma di Balje descrive efficienza isentropica ɳ_is in funzione di due parametri:

• Ns: Numero di giri specifico
• Ds: Diametro specifico

Con questo diagramma si può scegliere l'architettura più efficiente della macchina al variare dei due parametri Ns e Ds. Questi grafici sono diversi nel caso di macchine motrici o operatrici ma i parametri riportati all'interno sono gli stessi.

Gli elementi costitutivi di una turbomacchina sono statori e rotori a loro volta costituiti da pale e vani.

Le palettature rotoriche servono per scambiare con il flusso l'energia e per dare al flusso quantità di moto. Esse impartiscono forze sulla forza tangenziale e generano momento torcente.

Forza tangenziale - Momento torcente - Scambio di potenza tra fluido e macchina

Nelle macchine assiali, lo scambio di potenza viene ottenuto grazie alla deflessione (cambio di direzione) del flusso.

Le forme tra palettature e il flusso si possono ottenere anche variando la sezione di passaggio (variazione di pressione) oppure variando il raggio delle macchine (macchine radiali).

Flussi interni ed esterni

Esistono 2 tipi di flussi:

• Interni: Nelle turbomacchine. In essi abbiamo deflessione totale del flusso e non solo in vicinanza della pala. Condizioni di riferimento sono quelle che riguardano l'ingresso della stessa dov'era il flusso indisturbato non può essere trovato a priori. Alte variazioni degli angoli di deflessione.
• Esterni: Nelle ali degli aerei. In essi abbiamo deflessione locale del flusso. Condizioni di riferimento relative al flusso indisturbato. Basse variazioni degli angoli di deflessione.

Turbomacchine

Gruppo di dispositivi che operano su un fluido continuo in modo da espanderlo o comprimerlo con lo scopo di estrarre energia dal fluido stesso o cederla.

Energia al fluido (operatrici)

• Ventilatori
• Pompe
• Compressori
• Eliche

Energia alla macchina (motrici)

• Turbine
• Espansori
• Turbine

Diagramma di Balje

Diagramma che deriva dalla teoria della similitudine. In particolare il diagramma di Balje descrive l'efficienza isentropica ηₙ_as in funzione due parametri:

• N_S: Numero di giri specifico
• D_s: Diametro specifico

Con questo diagramma si può scegliere l'architettura più efficiente della macchina al variare dei due parametri N_S e D_s.

Gli elementi costitutivi di una turbomacchina sono statori e rotori, a loro volta costituiti da pale e vani.

Le palettature rotoriche servono per scambiare con il flusso l'energia e per dare al flusso quantità di moto.

Esse impartiscono forze, le forze tangenziali generano il momento torcente.

Forza tangenziale -> momento torcente -> sulla macchina

Scambio di potenza tra fluido e pale

Nelle macchine assiali, lo scambio di potenza viene ottenuto grazie alla deflessione (cambio di direzione) del flusso.

Le forze tra palettature e il flusso si possono ottenere anche variando la sezione di passaggio (variazioni di pressione) oppure variando il raggio della macchina (macchine radiali).

Flussi interni

Esistono 2 tipi di flussi:

Interni

Nelle turbomacchine. In essi abbiamo:

• Deflessione totale del flusso e non solo in vicinanza della pala
• Condizioni di riferimento in ingresso della schiera da un flusso indisturbato non può essere trovata a priori
• Alte variazioni degli angoli di deflessione
• Sviluppo di ampie zone di scia
• Test in galleria del vento

Flussi esterni

Esterni

Nelle ali degli aerei. In essi abbiamo:

• Deflessione locale del flusso
• Condizioni di riferimento relative al flusso indisturbato
• Basse variazioni degli angoli di deflessione
• Resistenza e drag (perdite)
• Test in galleria del vento

Il flusso in una turbomacchina è non stazionario

Questo condiziona i fondamenti per produrre lavoro perché nel flusso fissato per l'elemento stazionario, cioè se non vi fosse variabile né localmente né nel tempo sarebbe impossibile variare l'entalpia totale e quindi sarebbe impossibile cambiare lavoro.

È possibile ignorare la non stazionarietà del flusso lavorando su un sistema di riferimento so