Appunti Macchine a Fluido 2

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Author: Antonio.02

Revisionato il 27/06/2026

di Antonio.02

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Appunti di MAF2 presi a lezione nell'anno 2020/21 e corretti con le lezioni del 2021/2022. Utili per studiare la teoria, contengono anche tutti gli esercizi svolti a lezione nei due anni. …

Esame Macchine a fluido

Facoltà Ingegneria ii

Dal corso del Prof. Cherubini Stefania

Università Politecnico di Bari

A.A. 2021-2022

177 pagine

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Macchine a fluido II - Introduzione

S. Cherubini
October 6, 2020

Produzione di energia meccanica

Scopo: trasformazione in energia elettrica o per propulsione

Motori a combustione interna

Funzionamento rumoroso, bassi rendimenti globali, necessità di garantire una costante manutenzione a causa della lubrificazione/refrigerazione.

Turbine

Pochi problemi di lubrificazione o di bilanciamento, alta affidabilità:

Turbine a vapore: producono anche diversi GW di potenza con rendimento massimo intorno al 40%, ma necessitano di un costoso e ingombrante generatore di vapore.
Turbine a gas: la loro efficienza aumenta all’aumentare della temperatura di ingresso e al migliorare dell’aerodinamica delle pale, raggiungendo il 40%.

Turbogas vs turbine a vapore

Vantaggio: Turbogas molto più compatto! Rilevante per la produzione di energia elettrica in impianti combinati o non, e per applicazioni propulsive in cui il rapporto ingombro/potenza è importante.

Turbogas

Il turbogas: ciclo Brayton-Joule.

Rapporti di compressione: 5-15 per impianti fissi (heavy duty), 15-30 per motori aeronautici o turbine fisse aeroderivate.

Potenze installate: 10-20kW per piccoli impianti, 200 MW per heavy duty e 40 MW per aeroderivative.

Rendimenti intorno al 33-42%, ma si pensa di riuscire a superare in futuro il 45%.

Temperatura massima di ammissione in turbina nelle applicazioni civili è attualmente di 1300 °C (oltre 1500 °C per gli aerei militari) e raggiungerà i 1450 °C nelle turbine di prossima generazione (tramite film cooling).

Il turbogas per la produzione di energia: heavy duty

General Electric 6F.01 Gas Turbine (50/60 Hz): Turbina a gas Heavy duty multistadio con stadi assiali, potenza prodotta di circa 100 MW, beta=20. Molto usata in cicli combinati (58%) o in cogenerativi (80% rendimento).

https://youtu.be/dxxT15-mzBw

Il turbogas per la produzione di energia: micro-turbine

Ansaldo Energia AET100 micro gas turbines, beta=4.5:

https://www.youtube.com/watch?v=yeT4b06jZ-4&feature=youtu.be

Potenza: 100 kW. Piccole unità come questa usano turbomacchine radiali.

Il turbogas nei propulsori aspirati

Turboreattore: energia meccanica netta prodotta =0. La turbina serve a trascinare il compressore, e il flusso ad alta entalpia che ne deriva viene espanso in un ugello per produrre la spinta. A unica o doppia linea d’albero (alberi girano a velocità diverse, più flessibilità e adattabilità a diverse condizioni operative).

Schema realistico di turboreattore

Caratteristiche: Spinta alta, ridotto ingombro frontale e alto rapporto potenza/peso → turbomacchine assiali.

Esempio di turborea...

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