Appunti Macchine

FORME di ENERGIA

• chimica (combustibile)
• nucleare (uranio)
• potenziale (caduta idrica)
• cinematica (vento)

Quantità (portata _kg/s) Intensità (energia _kJ/kg)

Potenza [_{kg/s kJ/kg} ^kJ/s kW]

Macchina a Fluido

dispositivo che converte l'energia da una forma ad un'altra ed interagisce con un fluido con il quale scambia energia.

CLASSIFICAZIONE

• In base al tipo di Fluido
  • idrauliche: fluido incomprimibile (acqua, olio)
  • termiche: fluido comprimibile (aria, vapore, fumi di scarico)
• In base alla funzione
  • operatrici: la macchina fornisce energia al fluido (pompe, compressori, ventilatori)
  • motrici: il fluido fornisce energia alla macchina (turbine)
• In base al principio di funzionamento
  • volumetriche: si basano sul principio di Pascal
  • turbo macchine: si basano sul principio di variazione del momento della quantità di moto

Forme di Energia

• chimica (combustibile)
• nucleare (uranio)
• potenziale (caduta idrica)
• cinetica (vento)

• Quantità
  • portata _kg/s
• Intensità
  • energia specifica ^kJ/kg

Potenza

^kJ/kg

^kJ/s

^kW

Macchina a Fluido

dispositivo che consente l'energia da una forma ad un'altra ed interagisce con un fluido con il quale scambia energia.

Classificazione

• In base al tipo di fluido
  • idrauliche: fluido incomprimibile (acqua, olio)
  • termiche: fluido comprimibile (aria, vapore, fumi di scarico)
• In base alla funzione
  • operatiche: la macchina fornisce energia al fluido (pompe, compressori, ventilatori)
  • motrici: il fluido fornisce energia alla macchina (turbine)
• In base al principio di funzionamento
  • volumetriche: si basano sul principio di Pascal
  • turbomacchine: si basano sul principio di variazione del momento della quantità di moto

Principio di continuità

portata di massa

ipotesi di stazionarietà

Q_m,in = Q_m,out

∫_in Q_m,in = ∫_out Q_m,out

Q_m,in ∙ Δt = Q_m,out ∙ Δt + ΔI

dI/dt = 0

[ kg/s ]

[ L ]

[ m³/s ]

[ m³ ]

Questa ultima forma risulta comoda

se vale l'ipotesi di fluido incomprimibile

ρ_in = ρ_out = ρ

Q_v,in = Q_v,out

equazione di cont. per macchine volumetriche

poiché legata alle dimensioni delle macchine

Q_v = ∫_A c dA = c ∙ A

velocità costante

Q_v = c ∙ A ∙ sin α = c_m ∙ A

componente della velocità

ortogonale alla sezione

Primo principio della termodinamica

P = Q_in + ΔH = P_f

H⁰ = H + c²/2 + gz

entalpia statica energia cinetica energia potenziale

ipotetizzata per le macchine: P = 0

"entalpia totale"

energia totale trasportata dal fluido

a: alta pressione

b: bassa pressione

Pompa

Compressionsore

Turbina

Q_in + ΔH = Q_in(H_a⁰ + H_b⁰) = Q_in[(H_A - H_B) + (C_a² - C_b²)/2 + g(z_z²)])

potenza meccanica che si scambiano macchina e fluido

È positiva: quella acquisita dal fluido nelle macchine operative

quella acquisita dalla macchina se motrice

OSS: si considerano solo i punti esterni alla macchina, NON quello che accende dentro

dH = dU + d(pv)

se fluido incomprimibile: dU = 0

dH = d(pv) = vdp -> pdv

ΔH = VΔp = Δp/ρ

P_f = Q_in[(p_a - p_b) + (C_a² - C_b²