Appunti Termotecnica

TERMOTECNICA

INTRODUZIONE

TERMODINAMICA E DESIGN OF THERMAL SYSTEM in Anglosassone.

DESIGN: processo di sviluppo di un sistema o di un componente che equivalga a uno specifico fabbisogno - presuppone una serie di scelte coinvolgendo conoscenze e competenze di ingegneria, matematica e fisica.

Normalmente lo scopo è convertire una grandezza (energia) per soddisfare un obbiettivo definito.

Il progetto non è tanto nella produzione di rapporti, calcoli che sono scopi.

Quando bisogna definire gli obiettivi di un progetto non mettetevi punti fortuiti, definite qual è il punto di arrivo di una soluzione. Il progetto è di aver risolto il problema.

Ex: città che deve migliorare le condizioni del proprio acquedotto, quante persone doverono essere servite, quanto?

1. Si definisce il fatto che vogliamo ampliare il parco di attrezzaggio di auto portate alla revisione che non è stata calata negli ultimi anni e che possa avere una notevole risposta sul riduco più rapida e con un costo minore.

2. Si definisce il maggiore fabbisogno di quantità di acqua calato dei quartieri per la richiesta o sviluppo del parco dell'anno scorsa ed apporta una differenza e il solito quindi forzamento o spostamento successivo risolvendo i fabbisogni nuovi senza calare la quantità di acqua.

Formulando del progetto ai SISTEMI possiamo definirlo e vederlo come una serie di componenti le cui prestazioni sono ottimizzate.

Nella triennale abbiamo studiato i PROCESSI, ora andiamo a vedere i sistemi.

Il progetto dei processi ai sistemi è spesso di adeguarlo con la famigerata separazione del calcolo di normalizzazione o minimizzazione che, fiscavna, già alla progettazione, quanto è servita nella stesa del processo progettuale.

Uno degli obiettivi del primo corso è simulare, attraverso la progettazione, un sistema dinamico che consenta che la definizione dei livelli del mixatur di realizzare.

SISTEMI TERMICI

Sono quei sistemi il cui funzionamento consiste nel trasferimento di energia, non si limitano alla trasmissione di calore e flusso laminare.

I componenti che formeranno i nostri sistemi sono:

• VENTILATORI
• POMPE
• COMPRESSORI
• MOTORI
• ESPANSORI
• SCAMBIATORI DI MASSA E DI CALORE
• REATTORI

I tubi senza lamiere dei quali abbiamo menzionato appartengono alle apparecchiature di un impianto a fluido termovettore.

I condotti che contengono il fluido prendono il nome di tubi se contengono acqua, vapore o altro (se ad esempio il fluido è un gas rarefatto si parla di canali).

Il fluido contenuto all'interno di queste apparecchiature, a seguito dei numerosi processi energetici, viene talvolta cambiato di stato (da acqua si passa a vapore) e il processo si può ritenere concluso.

Possiamo suddividere i vari tipi di impianto in:

• Impianti per la produzione di lavoro meccanico
• Impianti per la produzione di calore (industrie, ospedali, alberghi)
• Impianti per la climatizzazione degli ambienti
• HVAC (riscaldamento, ventilazione e condizionamento)

Uno stesso gas può essere utilizzato per vari scopi: vogliamo capire quali sono i sistemi che permettono di massimizzare la realizzazione delle piene potenzialità dell'impianto, distinguendoli in sistemi lavorabili e ottimi.

SISTEMI WORKABLE (funzionante) - Necessario ma non sufficiente, per ottenere il funzionamento dell'intero sistema, è il suo utilizzo. I sistemi funzionali assicurano delle prestazioni per un periodo di tempo.

• Affidabilità: il processo di manutenzione è un compito da onorare.
• Sistematica: compatibili e vincolati dai rispetti nel processo.

Tra i sistemi funzionanti si inseriscono quelli ottimali.

SISTEMA OTTIMALE - Migliorie tra normalità e mantenimento, funzionalità e importanza dei principi, un sistema è definito per il suo ottimo grado.

• Ottimizzazione: nella gestione di vari tipi di strumenti in uso.
• Economia: valorizzare le caratteristiche intrinseche del mercato.
• Dimensioni/Peso: dove si richiama (ex: motore su un assetto pesato).
• Affidabilità

Quando il rendimento del sistema è quello più favorevole e dunque quello che permette il soddisfacimento delle esigenze.

Esso va a minimizzare il consumo. I vari coefficienti gestiti possono condurre anche ad un grado di calore e di cambio tra due condizioni. (calcole termodinamica fluidica).

SCAMBIATORE DI CALORE

Ha la capacità di ottenere non un singolo calore al fluido, quanto produrre parziale o totale miglioramento, una idea preliminare e ben studiata del ΔT.

Per i fluidi di cui esso si compone deve avvenire un collegamento tale da permettere il contatto elemento affinché il fluido permetta un efficiente decreto quella transazione. In quello che riceverà, ne calcolo più a lungo, il cangio inverso e il proporzionale alla ΔT tra i due fluidi di ricontinuo nel contatto dello scambio.

Maggiore è la ΔT tra i fluidi tanto minore è la dimensione dello scambiatore per ottenere un certo risultato.

Il conto di investimento decresce all'aumentare della ΔT tra i fluidi.

Il conto operativo è diversamente proporzionale al variare della ΔT. Più è bassa la temperature in meno uso vi sarà, per senziente ed il consumo (assorbimento e dettaglio nei riflessi medi & alterati).

Il conto ammortizzativo (costo investimento + conto operativo)

Equazioni di proprietà all'ingresso e all'uscita

(in equilibrio per ogni proprietà del fluido)

5. Equazioni per le trasformazioni che avvengono all'interno

del volume di controllo o sulla superficie di controllo

Le equazioni fondamentali in un fluido, in equilibrio nel sono

3 per massa, 1 per energia e 1 per impulso, lo stesso vale

sia che si tratti di ingestione o espulsione di 3

stesse proprietà del fluido

Il fluido viene caratterizzato dimensionalmente e definisce

proprietà di consistente e struttura volumica

Per cui il mantenimento delle forme con portata lo vede alle

utilizzando la gran parte dell'energia (2) sotto forma

ne dall'influei solo allegre qui per unità di pl come

Consideriamo il primo progetto nel prato in due precedenti P e P

bilancio trovato nell'influenza del progetto la conducenza

asciutto

Equazione 1 → Flusso di massa in entrata = Flusso di massa

in uscita

Equazione 2 → P in ingresso = P in uscita + ΔP

Equazione 3 → Bilancio di Energia

m_in h_in - m_out h_out = Q_in

Equazione 4 → Calore emesso dal pannello

m₁₂ = Known

Equazione 5 → Calore quando sono le 2 proprietà indipendenti

note del fluido

p₂ = Known

Equazione 6 → Legame tra proprietà dipendenti e

proprietà indipendenti

h₁ = h(T₁, p₁)

h₂ = h(T₂, p₂)

Equazione 10 → legame tra le proprietà definite e quelle

che governano il problema

Equazione 12 → Calore per unità di aria

Equazione 19 → Legame tra proprietà dipendenti e

proprietà indipendenti

Σ|Q_in|+Σ|W_in|+Σ(Q_pm)_m=0 - Σ|Q_out|-Σ|W_out|-Σ(Q_pm)_m=0+ΔE_cv = mΔΦ+ΔE_cv

ΔE_cv = variazione nel tempo dell'energia nel volume di controllo

Nel caso abbiano un sottosistema secondo l'approccio del volume di controllo, quello che influisce possiamo trovarlo il contenuto di energia entrante o uscente. Nel tempo in cui noi avvio nel volume ci concentriamo:

• u+pv-h
• m₀ = m₁

h = ENTALPIA = Comporta la vite di volte che introduciamo un sistema che la propria energia. Comporta la vite di volte che introduciamo un sistema chiuso

Q_p pm (k_e+p_e+φ₀) + Q_ppm = kp _pe + φ_n

Σ|Q_in|-Σ|Q_out|=Q

Σ|W_out|-Σ|W_in|=W

Q-W = Σ (k_e+p_e+h)_{in min}Σ(k_e+p_e+h)_outm_out,m_inΔΦ+ΔE

Nel contesto aperto che facciamo facciamo alle grandezze fisiche del Potenze con unita del tempo

m=ṁ PORTATA MASSICA

E= P POTENZA [W = J/s]

Da qui otteniamo il BILANCIO IN TERMINI DI POTENZA

Q-W = Σ (k_e+p_e+h)_{in min}Σ(k_e+p_e+h)out = E_cv

Q_p = POTENZA TERMICA

W_F POTENZA MECCANICA

in CONDIZIONI STAZIONARIE in fisica tale = (^d/_dθ) = 0

Quando noi possiamo applicare le 3 conclusioni del contorno:

• STATO STAZIONARIO
• FLUSSO MONODIMENSIONALE = ṁp^cA = ṁv²
• SINGOLO INGRESSO E SINGOLA USCITA

Q-Ｗ =ṁ( h_in + p_e + k_e)=ṁ( (h₂ - h₁) + g (Z₂ - Z₁) + (^W2-W1/₂))

Considereranno trasferibile la trasformazione di energia cinetica e energia potenziale, noi otteniamo

Q-W-ṁ Δh_cv

in termini potenzerosi

Sq-Sw = Δh_cv