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MACCHINE

sist. energetico che opera conversioni energetiche

  • MACCH. A FLUIDO: riceve delle transf di 1 fluido
  • IMPIANTO MOTORE definirata : Etenica
  • IMPIANT. MOT. TERMICO: Eterni Epempio

A FLUIDO ->

  • MOTRICI: ricavano lavoro da transf. fluido
  • OPERATRICI: variano stato fluido

FONTI ENERGETICHE PRIMARIE

  1. RADIAZIONE SOLARE -> solare, eolica, idraulica (E. RINNOV-)-ABILI
  2. CAMPO GRAVITAZIONALE -> maree
  3. FORMAZIONE SIST. SOLARE -> combustione, energia nucleare

IMPIANTI MOTORI:

  • TERMICI: con FLUIDI COMPRIMIBILI e una SORGENTE DI CALORE come E PRIMARIA
  • IDRAULICI: con FLUIDI INCOMPRIMIBILI, sfruttano E di PRESSIONE e/o CINETATICA e POTENZIATA

TERMICI:

  • COMBUSTIONE INTERNA: prodotti della combustione si miscelano con fluido motore
  • COMBUSTIONE ESTERNA: no miscelamento
  • CIRCUITO APERTO: fluido evolve 1 sola volta
  • CIRCUITO CHIUSO: fluido ripete più volte il ciclo

Definendo l'exergia:

Ex(SCHUSI) = (u - uA) - TA(s - sA)

Ex(2.aperto) = (h - hA) - TA(s - sA)

Renditi di 2oP.

Eff.utile = Ex in uscita

2oP. spesa = Ex in ingresso

2oPEx out = 1 - ExL reale

_________________ Ex in

Ex in ExCarnot

POLITROPICA

Generica trasfom. con scambio sia di Lavoro che di Q e con Capacita Terica = Cost Calore specifico

C= dq/dT = Cost = Politropica

se P V m = Cost allora Poli Revers

  • Cen m= cp - c/cv - c
  • m = ∞ Isocora L = e Mec L = VΔP Tec
  • m = 0 Isobara L Mecc = -PΔV L = ot Tec
  • m = 1 Isoterma Q = L = L = PV ln (P1/P2)

se m = K = cp/cv Adiabatica (II) Q = 0 P VK = Cost Isoclorica

LM = P2V2 - P1V1 / K - 1

LT = K / K - 1 (P2V2 - P1V1)

ADIABATICHE REALI NO ΔQ, Irreversibile

Si desviluppo con Polit Reversibili con Stati Iniziale e Finale Uguali

Nella Poli. Rev Ho ΔQ, che corrisponde alla reale perdita ΔQ per attrito della Adiab. Reale.

COMPRESSIONE

3 APERTO con ṁ = COST

1-2T ISOTERMA

1-2S COMP. ADIAB. ISOENTROPICAP0 = cost (ideale → NO AMM)

1-2A COMP. ADIAB REALE (IRREV)Pi = cost (con una politrop equivallente (N.r.v.q) (t.ideale))

AD. ISOENTROPICA P0 = cost (γ = )

1-2S: Ws + Qs = h2S - h1 = cp (T2S - T1)

considero l'ISOBARA 2-2T

QISOBARA = AREA SOTTESA

= cp(T2S - 2)

Ws = QISOBARA = AREA SOTTESA

= cp(T2S - T1) = cpT1 [(T2S / T1) - 1]

= (γR)/ (γ-1) T1 [(T2S / T1) - 1]

= (γ - R) T1 [(T2S / T1) - 1]

WS < WA ∈ WP

ηP = WA/WP ηS = WA/WS ηS > ηP

(Wad - WS) =

=

= PERDITA LAVORO PER ATTRITO + INCREMENTO LAVORO x DILATAZIONE DOVUTA ALL’ATTRITO

= PERDITA1 x ATTRITO - WREC

WREC = Velocità Lavoro/Wpol - WS

re comb. completa:

UHV = hsensi. prod. - hsensi. reag.

               (h specifica per unità                di mole di Fuel)

oppure

UHV = Δh formazione / P. molecolare Fuel

Δhform = htot. prod. - htot. reag.

hform = calore sviluppatoquando si forma 1 moledi prodotti in condizionistandard

Legge di Hess: Q scambiato a V e Pcostanti in 1 reazione chimica èlo stesso se la reazione avvienein 1 o più stadi

Teo. Similitudine

quando 1 relazione & tra Grandezze Fisiche c' espresa un forma Adimensionale

Fra le n grandezze dim. indipendenti che la descrivono [G1, G2, Gn]

Se un possibile on insieme completo di:

G1 g

gestrazione

Gx non &

ANALISI DIMENSIONALE

TEORIA DELLA SIMILITUDINE: stima delle prestazioni di una macchina attraverso studio di prove condotte su macchine geometricamente simili che lavorano in modo simile ma con dimensioni diverse.

TEOR. DI BUCKINGHAM: quando una relazione tra grandezze fisiche & espressa in forma ADIMENSIONALE, il numero di grandezze indipendenti che la descrivono si riduce dal valore ORIGINALE n ad n K dove K & il MAX numero di grandezze dimension

almente INDIPENDENTI che possono essere scelto dalle originali n.

G= f (G1,G2, ... Gn) relazione dimensionale

VARIAB. DIPENDENTE (dipende dal fenomeno fisico considerato)

GRANDEZZA DIMENSIONALE ( )

INSIEME COMPLETO DI VAR. INDIPEND.

completo = comprende tutte e unità di misura fondament per descrivere il fenomeno

INDIPENDENTE: cambiano il valore di una VARIAB le altre NON CAMBIANO

Per lo studio delle turbomacchine

sono utili i gruppi adimensionali

  1. Lavoro specifico
  2. Potenza
  3. Portata

ma espressi diversamente

  1. (Δh)s = Δhs = Ws = RT[(P2/P1)γ-1-1]

  2. (W) = P[nD35] = gas[P1/T01]

  3. (m) = ϕ = m [nD3] = URT01 [P01D2]

Per fluido fissato (Ry=cost)

Macchina fissata (D=cost), numero Reynolds adeguato (>105)

P02/P01 ΔT0/T01 = ϕ (m/√T01/P01)

omettendo Deo R

  • Portata ridotta
  • Velocità o numero ridotta

Ciclo HIRN (con 3H)

  • Aumenta area —> W utile maggiore
  • Ho 3° ciclo con T maggiore e quindi con η maggiore:

QTOT = QII = ΣQIN —> ηMAGGIORE

  • Aumenta X —> minor H2O in turbina —> a fine espansione

Parametri progetto: influsso su prestazioni

Pmin:

  • ↓Pmin : ↑Lavoro turbina
  • ↑Area ↔ utile
  • ↓X ↔ eff neg.

↑η2 per Clapeyronpiccoli abbassamenti di Pgrossi abbassamenti di TSAT

↑Wtmin = V

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Publisher
mattia_badiali
A.A. 2021-2022
146 pagine
SSD Ingegneria industriale e dell'informazione ING-IND/33 Sistemi elettrici per l'energia
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher mattia_badiali di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Sistemi energetici e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Firenze o del prof Facchini Bruno.