Domande teoria Macchine

17) TURBINA AD AZIONE A SALTI DI VELOCITÀ

Sistema statore-rotore-deviatore-rotore

C

• permette di ridurre fortemente la pressione già a valle del

primo statore

• A parità di velocità di rotazione il rendimento è maggiore per

R=0,5 (reazione); è minore per R=0 (azione)

• C2’=C1’ => il deviatore ha il solo compito di deviare il flusso

• Gli stadi ad azione consentono di smaltire un salto entalpico

doppio rispetto a quello smaltito da uno stadio ad R=0,5 a

parità di u.

• Gli stadi a reazione presentano rendimenti più elevati

18) TURBO GAS, RIGENERAZIONE (REALE) fa

19) COGENERAZIONE E PARAMETRI

La cogenerazione è il processo di produzione contemporanea di energia meccanica e calore

F Qu

Qu FAr = 2

#

BRILE

d TH

Qu W

⑧

&GENERATIVE Du W

PLANT W

Fro

ELSTRIAL

⑧ #

d =

GENERATION y =

IRE

• indice di risparmio energetico: f F

f 1 -

-

= = W

Fr +Qu

yEl0 y THL

• rendimento di produzione elettrica: W

W

yp = = Qu

F

F-Far - 2 THL

IEN

• indice energetico: Yes in- Energia rinnovabile

0,19

+

= 0,9

0,51 IEn Carbone fossile

0,60

>

1

PES <1Mk

1 PE5 0,0

>

- =

= -

y

y=c u

+

I 1Mk

P(

Yin, 7

YEs, >

0,1

5 =

-

-

20) RICOMBUSTIONE

Per aumentare il lavoro utile si può aumentare il lavoro generato

dalla turbina. È possibile installare un secondo combustore dopo

una parziale espansione (reheat):

1) ciò è consentito dall’ampia disponibilità di ossigeno residuo nei

gas allo scarico della turbina

2) con la seconda iniezione di combustibile si innalza la

temperatura dei gas a valori molto elevati nel caso della

propulsione aeronautica, in quanto l’espansione successiva

avviene in un organo statico (ugello propulsivo)

3) nel caso di applicazioni terrestri, la temperatura della seconda

combustione risulta limitata a quella massima dalla prima

combustione T3 in quanto, dopo la seconda combustione, si ha

una seconda turbina a gas

21) COMPRESSORI ALTERNATIVI fra

V V V=cilindrata

V

-

=

pv=

dost i

P3V3* PAV

= Rapporto di compressione

1) ASPIRAZIONE (4-1): lo stantuffo si sposta verso il PMI e dalla valvola di aspirazione entra il nuovo

fluido

2) COMPRESSIONE (1-2): grazie alla movimentazione dell’albero motore il pistone viene spinto in

ricezione del PMS, comprimendo il gas. Le valvole di aspirazione e mandata sono chiuse.

3) MANDATA: all’apertura della valvola di mandata il pistone, nel proseguire la sua corsa verso il

punto morto superiore, svuota la camera del cilindro, espellendo il gas compresso.

4) ESPANSIONE DEL GAS CONTENUTO NELLO SPAZIO MORTO: al termine della mandata resta un

volume residuo in cui rimane confinato parte del gas compreso. Quando il pistone intraprende

nuovamente la corsa verso il punto morto inferiore a valvole chiuse, il fluido all’interno ha la

possibilità di espandersi, fino a raggiungere la pressione di aspirazione.

Annunci

V-V3

Perdite di pressione significative C

valvole automatiche

Ruolo fondamentale: regolate in

modo tale da consentire l’apertura della valvola stessa

solo in condizioni fissate di pressione differenziale:

perdite di Saried 1) IN ASPIRAZIONE: si aprono solo quando la pressione

all’interno del cilindro è leggermente inferiore a quella di

aspirazione

2) IN MANDATA: si aprono quando la pressione interna

risulta leggermente superiore a quella nel condotto a

valle.

Facilitano l’ingresso e la fuoriuscita del fluido evolvente,

ma generano perdite.

PEDITE ASPIRAZIONE

DI Rispetto al comportamento ideale si hanno nella realtà

altri elementi di scostamento rispetto alle curve teoriche:

perdite meccaniche per attrito; perdite per trafilamento

attraverso le valvole; perdite volumetriche; perdite di

calore verso l’esterno che rendono il processo di

Sottopressione

Sovrapressione compressione non

adiabatico-isoentropico.

Per ridurre il lavoro di compressione e incrementare il

rendimento volumetrico, possibilità di compressione

interrefrigerato tramite sistemi di raffreddamento

intermedi.

22) RIGENERAZIONE CON 1 SPILLAMENTO DI VAPORE

Si consideri un solo spillamento ad una certa pressione (pa).

L’entalpia a cui si spilla il vapore è ha:

1) il punto di prelievo A, può essere interno o esterno alla curva limite

2) il punto A è l’Inter sezione della linea di espansione (3-4) con l’isobara a pressione pa.

S

Il vapore spillato si miscela con l’acqua in uscita dal condensatore (0).

Dopo la miscelazione, si ottiene acqua più calda nella condizione termodinamica a.

L’entalpia ha è compresa fra h0 e h1.

A

in

⑰

ix in a

D Af

inx in ma

x +

= +moho-michar=>m(ha-her) molher her-he

-ha)

incha me

=> mx

= = ha-her

-mi(hs mo(hs

ma(hs

-h)

mithrthet -h1) h1)

methos-hol-mathe-hzal x

+

+

y -

= =

molhs-ha)+malls-ha) mochs-hot e

73) a surlldamnto

vapor

Impare a

21) HIRN

Implanta a

vaga semplice

25) AVAPOR Gewe

IMPANT In

76)

-fefGA

2

AVAP

6 Anim

=

I

Attori

Nittare

e

DNE

verston.

degasa

vapor

-ma

a son TOE

TEORIA

ENERGIA

Attitudine a compiere un lavoro. Si presenta in forme diverse e può essere trasformata. Forme di

energia: meccanica, termica, elettrica, elettromagnetica, chimica, nucleare. Esistono 2 tipologie

1) fonti tradizionali o fonti alternative

2) fonti rinnovabili o fonti non rinnovabili

CLASSIFICAZIONE DEGLI IMPIANTI

IMPIANTI TERMICI

a combustione esterna:

1) impianto a vapore; turbogas a ciclo chiuso

a combustione interna:

2) turbogas a ciclo aperto; impianti combinati; motori combustione

interna (MCI)

IMPIANTI NUCLEARI

Per quanto riguarda l’impianto di conversione, gli impianti nucleari ricadono principalmente nella

casistica degli impianti a vapore

IMPIANTI IDRAULICI

Ad acqua fluente; a bacino; a serbatoio; di pompaggio

IMPIANTI GEOTERMICI

Ciclo diretto; ciclo indiretto

IMPIANTI SOLARI

Solare termodinamico; solare fotovoltaico

IMPIANTI EOLICI

Ad asse orizzontale; ad asse verticale

SISTEMA

ISOLATO: no passaggio di massa, no passaggio di energia

CHIUSO: no passaggio di massa, si passaggio di energia

APERTO: si passaggio di massa, si passaggio di energia

TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE

Si definisce reversibile una trasformazione che, partendo da uno stato di equilibrio

termodinamico, si svolga in modo tale che il sistema e l’ambiente possano essere sempre

riportati nei rispettivi stati iniziali ripercorrendo la stessa trasformazione senza che rimanga

traccia alcuna ne nell’ambiente ne nel sistema.

TRASFORMAZIONI REVERSIBILI PRINCIPALI DEI GAS PERFETTI

1) ISOCORA cr(tz Li

te) 0

V re5T qi =

= -

=

2) ISOBARA R(Tc T1)

(12

((tz te) -V)P

(v2

p 2T

f12 = -

- =

= =

3) ISOTERMA T

p.dr

RT RTR The

ex

1

PV dest = =

= =

= =

=

4) ADIABATICA -

!"

avet b

k = =

5) POLITROPICA

(1-)

p.VErost

ma =

ENUNCIATO DI KELVIN-PLANCK

È possibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di assorbire calore da un

serbatoio e convertirlo integralmente in lavoro.

ENUNCIATO DI CLAUSIUS

Non è possibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di far passare del

calore da un corpo più freddo ad uno più caldo.

EQUAZIONE DELL’ENERGIA IN FORMA MECCANICA

EQUAZIONE DI GIBBS: dh Td vdp

+

=

È valida anche per i processi irreversibili essendo l’entalpia una grandezza di stato e quindi la

variazione di entalpia è indipendente dal tipo di trasformazione (reversibile o meno) ma dipende

solo dallo stato iniziale e finale del sistema

(vyp 57 g(x

1(2 )

-- (1 - + -

+

=

L’eq. dell’energia in forma meccanica controlla gli scambi di lavoro

MACCHINA OPERATRICE

Detto -L il lavoro meccanico all’albero della macchina, quindi l’energia meccanica spesa per

comprimere il fluido, una parte di questo lavoro si perde per attriti e viene convertito in calore

(La) mentre la restante parte è il lavoro realmente ricevuto dal fluido(pompe, ventilatori,

compressori)

MACCHINA MOTRICE

Una parte del lavoro ceduto dal fluido si perde per attriti e viene convertito in calore (La) mentre

la restante parte è il lavoro realmente disponibile all’albero della turbina.

EQUAZIONE DI BERNOULLI

112 1

2 Equazione di bernoulli

4

gz2 gz1

=

+ + +

+

PREVALENZA

Si fa riferimento all’equazione dell’energia in forma meccanica, più adottata per le macchine

operatrici; si indicano con 1 e 2 rispettivamente le stazioni di ingresso e di uscita della macchina

(1 zi)

() g(zz

-La-La (r => prevalenza

H

=

+

- -

= + (( (i)(m)

()

H (zz Sistema tecnico

2 -

= + - + 11) (i)(j/kg)

z)

H g(zz Sistema internazionale

+

2 -

+

-

=

REGIME LAMINARE

I filetti fluidi che costituiscono il campo di moto rimangono sempre paralleli a sé stessi,

senza mai mescolarsi, come tante piccole ‘lamelle’ tutte parallele.

REGIME TURBOLENTO

I fenomeni inerziali, dovuti alla velocità, vincono sui fenomeni viscosi, che tendono a

mantenere tutto parallelo, e svolgono un’azione di mescolamento dei filetti fluidi tra loro,

rompendone l’originario parallelismo.

MACCHINE DINAMICHE: LO STADIO

Lo stadio di turbina è costituito sempre da 2 organi, uno fisso (statore) ed uno mobile (rotore).

Lo statore ha il compito di realizzare la trasformazione di energia di pressione in energia cinetica.

Il rotore ha il compito di trasferire il lavoro meccanico all’esterno; può svolgere una parte della

funzione svolta dallo statore.

Lo statore essendo fisso non può mai svolgere il compito del rotore.

MACCHINA VOLUMETRICA

L’energia di pressione si trasferisce direttamente all’esterno in forma di energia meccanica.

MACCHINA DINAMICA

L’energia di pressione viene prima convertita in energia cinetica e successivamente trasferita

all’esterno in forma di energia meccanica.

MACCHINA MOTRICE

Parte del lavoro meccanico viene estratto dall’energia cinetica del fluido tramite