Risposte alle domande di teoria di Macchine e sistemi energetici

TOTimmersa "u" della turbina a reazione porta all'equaz. -¯: L = Tm \/w2//zl'u"A parità di altre condiz., la riduz. dell'en. cin. nella sez. comporta un aumento del lavoroprodotto. Ciò si può ottenere applicando un diffusore tra la flangia di scarico della macchinae la sez. di restituz. nel bacino di valle. L'importanza del diffusore in una macchina areazione cresce al diminuire del salto motore disponibile. L'applicaz. del diffusore comportala riduz. di pressione nella sez. di scarico con conseguente aumento del salto di pressionedisponibile. La riduz. della pressione alla flangia di scarico della macchina potrebbe esserecosì significativa da portare alcune sez. interne della macchina a valori di pressione inferiorialla tensione di vapore dell'acqua, dando così origine a fenomeni di cavitazione dannosi perla macchina. Si valuta quindi h_max./204C 20202 2) Si discutano sinteticamente le curve di

funzionamento dei turbocompressori gas evidenziandone e motivandone i limiti operativi. Le curve di funzionamento dei turbocompressori vengono rappresentate in base al rapporto di compressione allo scarico e alla portata massica che li attraversa. I limiti operativi sono definiti dalla linea di blocco sonico e dalla linea di pompaggio.

La prima è dovuta al fatto che al diminuire di Beta in alcune sezioni della macchina si genera una pressione critica per cui il numero di Mach in quella sezione vale 1 e il flusso è sonico. In questo caso la portata rimane bloccata ad un valore e non riesce più ad aumentare al diminuire di Beta. La linea di pompaggio rappresenta invece il fenomeno che si ha al diminuire della portata. Ovvero, se diminuisce la portata nella macchina fino a incontrare il ramo decrescente della curva, si hanno punti di funzionamento instabili. La portata

Continua a diminuire fino ad andare nel verso opposto, con conseguenti aumenti di temperatura nella macchina. Quindi la macchina trova un nuovo punto di funzionamento stabile a portata maggiore, che tuttavia è temporaneo poiché la portata richiesta è minore. Quindi si ha una variazione ciclica di portata, con aumenti di temperatura e danneggiamento della macchina.

La linea di pompaggio è il limite in cui si sviluppa questo fenomeno.

2.02 portata dello smaltimento allo connessete termiche problematiche le discutano.

Si utilizzate.

I vista di di tipologie le evapora turbine di grandi di AP stadi negli volumetrica notevoli. Lavoro di fluido delle espansioni hanno si elettrica en. di produz. per turbine la.

Nelle dista di pressione bassa e intermedia alta, parti: 3 in macchina suddividere la usa.

Si molto palettature della realizzano quindi ridotte sono volumetriche le portate AP _ \.Jm.4 ridotta: Q passaggio sezione di una avere tali da piccole W2 bpi volumetriche portate piccole ottenere per macchina. Lungo.

La costante tenerla meglio Vm è aumenteranno ed Uparialavoro il lancio diminuirà conseguenza Dm; diridurre il possibile è pala:disull'altezza inferiore limite un esiste tuttavia b, ridurre può alternativa silnstadi.gli dellocassa, epalaapicetraradialigiochideil'incidenza inferiori, Per valori 0,02. b/Dm Eta. pesantemente abbattendorilevante% diventa secondari flussi dei limiti strato "parzializzazione", della tecnica la causa maggiori pala altezze di avereriuscire ad Per agli solo applicata è tecnica Tale macchina. della circonferenziale frazione una chiudendo quelle di cui (tratecnicada tale introdotte perdite delle causa azione; stadi ad Curtis stadio uno pari U, Agas. a turbine nelle mai applicata viene non essa "trafilamento"), = ( I semplice azione ad stadio uno di quello 4 volte a entalpico pari saltoun smaltisce portata stessa la avere di Ipotizzando D_azione/2. = D_curtis entalpico: salto pari A8*1Y2). Ciò 2*b_azione. = b_curtis che deriva passaggio, dis. stessa quindi la ax. e velocitàsonodoveAPdistadideglidimensionamentoditerminiinvantaggiounrappresentadelleall'ingressopessomoltoraggiuntetemperatureLeazioneadstadidegliposizionatidellavoltea(creep)viscososcorrimentoditemperaturadellaelevatepiùsonoturbinedellacontrolloilaverefondamentaleRisultamaterialedeldifusionetemperaturacoolingfilmtramitefasiAPlostadidiprimadeipalettaturadellasuperficialetemperaturacompressaariatramitefreddogasfilmdiinterposizionetramiteraffreddamentocioè20LQ/volumetricaportatadellasmaltimentodelletermicheproblematichelediscutanoSi2x9palettaturadelladisegnosulleimplicazionivaporeturbinegrandidiBPstadidineglinotevolilavorodifluidodeiespansionihannosielettricaendiproduzlaperturbineNellepressionebassaeintermediapartialtaintremacchinalasuddividereusasiPertantosonovolumetricheportatequindiPBpeespande@uindisifluidoBPildisezNellapassaggiodisezgrossaserveunaalte

omaltimcntodelloproblcmailrisolverepermultiflussoamacchineBP:disez.Metto due>> criticoaspettoUnalte.moltovoglio Uchedatoreazioneastadiprediligonosiportata,di ilmediantefrontefarpuòsiqualealradiale,l'equilibrioriguardaBPdinegli stadiimportante rotoredelcavalloaintrodurrenondivantaggioilhachelibero"vorticea"progettocosidetto traduconositermodinamicheconsideraz.Leil raggio.lungototaledi entalpiadisuniformità stessa.paladellal'apiceebasetra laschieradellacavalloaespansionidiversein effapice-della-pala•stessa.La variabilità del grado di reazione, e quindi dell'espansione diversa a cavallo delle singoleschiere e il limite sull'altezza di pala (b/Dm < 0,25) risultano essere gli elementi negativi ditale metodologia.(l problemi legati alle turbine di BP sono essenzialmente questi:Negli ultimi stadi soprattutto ho pressioni molto basse e di conseguenza dato che laportata massica deve mantenersi costante, a pari diametro medio,

l'altezza di pala dovrà necessariamente aumentare (rispettando il vincolo di b/D m.)- Aumentando l'altezza di pala diventa non trascurabile la variazione della velocità tangenziale U lungo b, di conseguenza avrò una variazione dei triangoli di velocità progressiva dall'HUB al TIP della pala, con conseguente aumento del grado di reazione, questo comporta un necessario svergolamento della pala./ SQ+± 20,14felJodiscuta il legame tra rendimento adiabatico (isentropico) e rendimento politropiconelle trasformazioni di compressione di gas e si mettano a confronto.Il rendimento è definito come il rapporto tra l'effetto utile ed il lavoro svolto dalla macchina.Nel caso di rendimento adiabatico: 21sh 2-T"(Tzh2 Cp41 is'1CP (12 - TA)2- sgamma è l'indice dell'isentropica e n quello della politropica corrispondente alla trasf. reale.Nel caso di PBrendimento politropico ginvece: 311h 312' 2Confrontando i due

rendimenti a pari rapporto di compressione si vede come la differenza tra il eta_p ed eta_ad aumenti al crescere del rapporto di compressione e che eta_ad eta_p:0-4

Per evidenziare la diff. tra le due trasformaz. è possibile definire il fattore di controrecupero: Ip-ll

Al crescere della differenza tra i due rendimenti, il fattore di recupero aumenta.

Per le trasformazioni di espansione invece è tutto l'inverso e eta_p < eta_ad.

-020 20 Z"3x Si discuta l'ottimizzazione della ed il conseguente limite di Betznel 'applicazione di aerogeneratori. (Si discuta il valore della potenza teoricamentemaxritraibiie da un aerogeneratore di area Ad in Vo.apresen7-a ventodi diuna disponibilità

Per lo studio degli aerogeneratori si fa uso della teoria di Betz, che considera a monte delrotore un flusso indisturbato a velocità V1 ed uno a velocità V3 a valle. Si supponepl = p3 = p_atm e che si conosca la sez. frontale dell'aerogeneratore.

Si fanno

ipotesi ID,considerando un tubo di flusso supposto con portata costante e densità dell'aria costante.Sostituendo alla girante un disco attuatore, ovvero un disco poroso che dissipa una quantità di energia pari a quanta ne estrae l'aerogeneratore, Betz arriva alla conclusione che: Introducendo il coeff. =di induzione assiale