Appunti macchine

27/02/21

PANORAMA ENERGETICO

GDP (Gross Domestic Product) (Prodotto interno lordo)

La domanda di energia crescerà fino al 2040 e saranno i paesi più evoluti a chiedere più energia (non OCSE).

La Norvegia chiude l'olio dell'industria, quindi riesce a coprire il fabbisogno energetico con energia rinnovabile.

ALLOCAMENTO DOMANDA ENERGIA

Una buona fetta è coperta dal trasporto privato (20-25%), dal trasporto pesante che arriva anche a 30 Mld al barile/anno.

Una parte inferiore è occupata dalla ferrovia e dalla aviazione.

Aumenta la richiesta di energia per il trasporto di beni e di merci a causa di miglior standard di vita.

>) TRASPORTI NON INCIDONO SOLO SULLA RICHIESTA DI ENERGIA, MA ANCHE SULLE EMISSIONI.

DA DOVE PRODUCIAMO L'ENERGIA?

• OLI: petrolio
• GNG: gas naturale (compr. aiuovo, non puro)
• CARBONE
• BIOMASSE
• ALTRE: diverse forme rinnovabili
• ELETTRICITÀ: tutto ciò che non viene prodotto da oli, gng e carbone

RINNOVABILI

Copriranno oltre il 60% della domanda energetica entro il 2040

Tra il 2046 e il 2050 si passerà al doppio di energia consumata

• Dal 2016: 21.064 TWh ai 39.365 TWh = 41.056 TWh

(40%: edifici, 22%: trasporti, 35%: industria, 4%: altri)

Per far fronte alla richiesta di energia entro il 2040 ci si aspetta che l'80% dell'energia provenga da fonti rinnovabili.

EMISSIONI CO2

Il problema della CO2 è che è un gas serra, quindi provoca l'aumento della temperatura.

I paesi OCSE ("industrializzata") fanno dei processi efficienti, grazie ai quali dovrebbe diminuire l'emissione di CO2.

I paesi non OCSE non hanno processi efficienti e quindi emetteranno nel 2040 molto di più.

INDIA e CINA non sono paesi OECD perché non usano processi adatti, nonostante possano essere ricchi.

- è industrializzata, ma usa tanto CARBONE che emette tantissima CO2

SI CERCA DI EVITARE 1000 ppm di CO2 nell’atmosfera

• Si crede che oltre questa soglia si avrà surriscaldamento, sia irreversibile e chi ci lavora dice problemi.
• Secondo gli scienziati entro il 2050 si arriverà ai 1000 ppm, i lavori si vogliono assidui (max. o al 500-550 ppm).

• L’obiettivo è non emettere CO2 oppure fare in modo che l’emissione globale sia nulla. Bilancio nulla cioè emettere le stesse quantità che vengono assorbite.
• CARBON NEUTRAL

Per avere 80% di energia rinnovabile ci dovrà essere una TRANSIZIONE una GREEN ECONOMY, ma per quello servono tanti cambiamenti/rifattori.

• OPPORTUNITÀ ECONOMICHE
• DIVERFENTI TECNOLOGIE
• POLITICHE (Green deal by Ursula von der leyen)
• IMPATTO SULL’AMBIENTE
• RISCALDAMENTO GLOBALE

Oltre a questo possiamo cercare di sfruttare le risorse rinnovabili (EOLICA, SOLARE, GEOTERMICA, IDRICA) in Italia sta diventando un problema perché stanno escludendo tutti i boschi.

Usare BIOMASSE e bio combustibili (cercare di ridurre): l’impatto ambientale ridurre l'uso di combustibili fossili, migliorata in trasporto ambientalizzando (le emissioni di CO2 saranno abbassati a basso consumo energetico e cambiando abitudini e stile di vita.

12/02/21

1998 al 2020 la potenza dei motori è aumentata del x1,8

• diminuendo quindi le emissioni di CO2.
• le emissioni sono state ridotte migliorando i motori, ma in numero popolato le emissioni sono comunque un problema.
• è sbagliato scartare veicolo diesel (perché inquinano) e promuovere solo veicolo elettrico (è molto costoso).
• PER ESEMPIO: in Cina per produrre energia elettrica USA MOLTO CARBONE

Portata

Si dividono in portata in massa e volume

Portata in massa

ṁ = ρi x v̇ x A [kg/s]

= 1/v x v̇ x m x A

Portata in volume

Q̇ = v̇ x m x A [m³/s]

• soprattutto usata nella macchina volumetrica, ma nei semi-primi obiettivo

u = velocità

m = portata manuale

Ad ogni movimento di fluido corrisponde un movimento di energia.

Portata ist. dinamica è costante nel tempo.

Portata istantanea macchina volumetrica

è variabile nel tempo e occupa solo una parte del periodo.

Q̇ = portata volumetrica media

Q̇ = Vc x m (in moto) / periodo

Vc = volume [m³] è l'integrale di questa curva

Q̇ = portata volumetrica media

Fase moderna: La macchina non modifica portata cui inietta (ma aspira o manda il fluido per poi scaricarlo)

Potenza

P = ṁ x i

ṁ = portata in massa [kg/s]

i = lavoro specifico J/kg

• Macchina dinamica motrice = ṁ elevato
• Macchina volumetrica motrice = ṁ basso ma i elevato

MOTORE: HA LAVORO NEGATIVO perché il lavoro viene sottratto al fluido (avrà fini no en cin).

OPERATRICE: >0 (avrà fini no en di pressione)

In entrambi le macchine vi sono 2 forze:

1. il fluido convette l'energia in diverse forme (sia statore sia rotore)
2. il fluido scambia energia con la macchina (solo rotore)

TRAOIEIA DI FLUSSO

• ASSIALE: ogni filetto di fluido scorre lungo t=cost
• RADIALE: ogni filetto scorre ad un raggio ingresso re ad un raggio se in uscita se:

x2 >x2 macchina motrice flusso centripeto

x1 <x2: macchina operatrice flusso centrifugo

STATORE (motrice): Δp — Ed.ct Cerca convergente

• ρ

COMPRIMIBILITÀ

Supponiamo che tutti i fluidi siano comprimibili

⇒ Possiamo considerarli INCOMPRIMIBILI quando non sono importanti fenomeni di propagazione delle onde (che potrebbero causare rarefazioni), oppure quando la variazione di densità non è importante.

FLUSSO INCOMPRIMIBILE → propagazione delle perturbazioni di velocità infinitesimali (che non è vera perché al massimo in un liquido può avere una velocità del suono di circa 1420-1450 m/s)

05/03/24

La velocità locale del suono dipende dalla propagazione delle onde di pressione o dei disturbi

Nel grafico le onde cambiano quando entrano in gioco l'INIECTORE

1. Cambia la MASSA (vero indicato) e diminuendo la pressione

Quindi l'onda di pressione dipenderà da:

1. VARIAZIONE PRESSIONE 1, causa cui iniezione di combustibile (m in uscita)
2. a causa della portata ciclica
3. LE onde di pressione si generano quando CAMBIANO LE CONDIZIONI DEL SISTEMA

2) dQ_E = Q dt

3) dE = m_d dE₁₂ + dm₂E₁ - dm₂E₂

dm₁E₁ - dm₂E₂ ≠ 0 ⇒ ddm(E₁ = E₂)

dm = dm₁-dm₂ | portiamolo a 2° membro

E₂ ≠ E₁

dL + dQ_E = dE

L + Q_E = (U₂-U₁) + (p₁v₁ - p₂v₂) +

+ b₂-b₁ + g (z₂-z₁)

+ (u₂²-u₁²)

────────────────

2

RICORDANDO ENTALPIA h = u+pν

Q_h ≡ c_pΔT

+ Q_E = (h₂-h₁)

+ b₂-b₁ + g (z₂-z₁)

+ (u₂²-u₁²)

────────────────

2

dH + dQ = dW + bdz + gdz = W_edu_E FORMA TERMICA

I termini termici sono dQ_E e dW_E = du = t(u/pν)

LAVORO TRASFERIMENTO DEL FLUIDO

A) NON CI SONO IPOTESI SULL'OSSERVATORE

• FISSO b = C ; W_ME = 0
• MOBILE b = W ; du = 0
• (solidale alla giunata)

B) NO IPOTESI REVERSIBILITÀ

C) PERDITE DQ_W DENTRO AL TERMINE dm