1° Lezione - Macchine a Fluido e sistemi Energetici

1ª lezione: energia primaria

Noi trattiamo solo trasformazioni di tipo primario, basate su combustibili fossili e forme fossili.

Steam engine

Macchina a vapore. Ripasso di termodinamica applicata.

Macchina = Strumento per fare o compiere qualcosa, concetto del movimento. Macchina a fluido = Un insieme di organi fissi e mobili, vincolati cinematicamente, in grado di trasformare l'energia in ingresso fornendo in uscita energia in altre forme.

Impianto

Costituito da un insieme di macchine che operano trasformazioni di energia. Può essere visto nel suo complesso come una macchina.

Macchine da conversione

Convertitore termochimico: lo steam engine fu il primo convertitore della storia.

Rendimento globale → Rapporto tra energia e lavori/fissi termici, il valore tra loro segue sempre <1.

Particolato di carbonio → Un problema grosso dei motori diesel: le problematiche di inquinanti possono essere pesanti di 70–1200 BAC (livello delle particelle troppo poche).

HCI → Motore a combustione interna ad energia primaria.

TEP - Tonnellate equivalenti di petrolio

Una unità di misura di energia. Rappresenta la quantità di energia. 1 Tep → 10⁷ kg equivalenti di petrolio.

H: petrolio = 10.000 Kcal → 1 Tep = 10⁷ Kcal.

1 Kcal = 4.1868 KJ.

1 Tep = una misura di conversione.

13.03.18 Modica Gaetano Alex

Ing. Industriale, 3° anno.

Energia primaria

Noi trattiamo solo trasformazioni di tipo primario basate su conoscenze teoriche derivanti da combustibili fossili, di forma fossile.

Steam engine = Macchina a vapore.

Le 90 pagine - Ripasso termodinamica applicata.

Macchina = Strumento per fare o compiere qualcosa connesso col moto.

Macchina a fluido = Un insieme di organi, fissi e mobili, vincolati cinematicamente fra loro in grado di trasformare l’energia in ingresso fornendo in uscita energie in altre forme.

Energia in ingresso → Macchina → Energia in uscita

Impianto

Costituito da un insieme di macchine che operano trasformazioni di energie. Può essere visto nel suo complesso come una macchina.

Macchine da conversione

Convertitore termo-chimico: lo steam engine è il primo convertitore della storia. Es. dico, cioè energia di potenza chimica coppie meccaniche e tramite una turbina.

Rendimento globale → Rapporto tra energia lavoro fisici termici, il valore tra loro sarà sempre inferiore a 1.

Particolato di carbonio → Un problema grosso dei motori diesel, le polveri di inchiostro. Percentuale di 70 - 1200 Bq/kg, questo rende le particelle troppo poco inodori, finissime, e poi queste sostanze sono mutagene e cancerogene.

MCI → Motore a combustione interna - ad energia primaria.

TEP - Tonnellata equivalente di petrolio

È un'unità di misura di energia. Rappresenta la quantità di energia rilasciata dalla combustione di una tonnellata (1000 kg) di petrolio grezzo e vale ≈ 42 GJ.

• 1 tep = 10⁷ kcal
• Fattori di conversione due TEP
• 1 tep = 10³ kg equivalenti di petrolio

H: petrolio convenzionale = 10.000 kcal → 1 tep = 10⁷ kcal

1 kcal = 4,1868 kJ

1 tep = 4,1868 10⁷ kJ

1 tep = 4,186 10⁶ kJ

1 tep = 4,186 10³ MJ

1 tep = 41,8 GJ

Conversione in kW_t e kW_e

1 kWh_t = 3.600 kJ

1 tep = 41,8 10⁶ kJ = 11.628 kWh_t

Ma infine 1 tep quanti kWh_e sono?

Per risolvere questo facciamo ricorso alla definizione dell'autorità per l'energia elettrica e per il gas nazionale, che tiene conto dei sistemi di produzione dell'energia elettrica nazionali, e quale dichiara che per gli impianti di generazione dell'energia elettrica col sistema combinato (gas-vapore) η = rendimento di trasformazione = 946 = 946^{tep giallo} = 9.28 = q₁ energia esterna = 9.28/2.486_n valore energia tep

Se moltiplichiamo 946 * 11.628 kWh_t = 5.348 kWh_e quindi: in definitiva

1 tep = 5.348 kWh_e = 5.35 MWh_e

Una vettura di cilindrate 1000, cv ha una potenza oli circa 40 kW, del motopropulsore.

Motori diesel = 30/40 cv per litro

Motori benzina = 40/50 cv per litro

1000 cv litro_litro

Slide 1 introduzione - classificazione generale macchine a fluido

Stazione ingresso = da dove entra il fluido

Stazione di sbocco = da dove esce il fluido.

P = 1/vv = V/m

P = ρ^R/mm T

Macchina operatrice

La potenza meccanica che stiamo cedendo all'albero nell'inversione tra albero e fluido, parte di questa potenza è restituita al fluido. Forniamo energia al fluido, la trasferiamo al fluido. Stiamo innalzando il livello energetico del fluido in ingresso. Tre ingressi e uscite energia del fluido che circolando (1-2). Parte della potenza meccanica fornita dall'albero le accelera al fluido. (+) Ventilatore, turbo, pompa.

Macchina motrice

Stavolta il fluido entra dalle stazioni di ingresso (2) munito del suo livello energetico cede questo sbalzo delle stazioni 2 ha un'energia molto bassa. Il fluido ha trasferito le sue energie alla macchina (-). Queste energie sono disponibili all'albero. Ricorro ad un fluido ad altissima pressione e temperatura e sei base le macchine motrici di una pressione molto bassa purché significa che quest'energia è stata trasferita alla macchina. Il fluido degrada il suo livello energetico che ha in corrispondenza generiamo una coppia motrice all’albero della macchina. (Turbina).

Macchina motrice alternativa

Macchina operatrice fornisce dell'asse una coppia tramite ad esempio peni, elettro ad il fluido nelle macchine intervenimenti il suo livello energetico perché una parte dell'interazione fluido-macchina determinate delle potenze meccanica qui è stata ceduta (Compressori aspirare arie ad alte ci botte zie il 2 bar).

Macchina motrice alternativa = HCI

(Dotato di moto rotativo in piano)

Macchina operatrice alternativa

Pompa a doppio effetto, cioè a stantuffo.

Caratteristiche del fluido

• Idrauliche
• Termiche
• Dinamiche
• Volumetrica

Principio di funzionamento (volumetrica)

Macchine termiche con accensione per scoppio

Motore Basanti - Macculci. Pistole ol Volta –> esplosioni di Metano delle pieuvre pedene - le scintille bruciano il metano che fa salire la pressione che spinge il tempo. La tempda di 300°C- 1000°C, la pressione spinge il pistone di 1 m una12 mcdi 1000 kg.

Ricapitolando premo un pulsante che scocca una scintilla che “brucia” il gas in camera che muove un pistone che si accoppia con un rocchetto che trasferisce una coppia alle mote. Questo motore è esterno con ci e cami ol combustione che a esterna.