Fondamenti di macchine e motori - parte 1

MACCHINE A FLUIDO

20/09

⇒ macchina che interagisce con unFLUIDO che l'attraversa realizzandocon esso uno scambio energetico

si converte energia e si ottiene sottoforma di LAVORO MECCANICO

ENERGIA LAVORO MECCANICO Lm

↞ INPUT↠ ↟ OUTPUT↓

qui si muove un fluido, che può essere :

• INCOMPRIMIBILE → DENSITÀ ρ COSTANTE , indipendente da pressione e temperatura (acqua, olio)
• COMPRIMIBILE → ρ = ^m/_V ⁠   [ ^Kg/_m³ ]

ρ é funzione delle 3coordinate termodinamiche PRESSIONE p,VOLUME V (o ν) e TEMPERATURA T

MASSA VOLUMICA

NON DIRE MAIPESO SPECIFICO(concetto di fondo sbagliato)

MACCHINE A FLUIDO

→ macchina che interagisce con un fluido che l'attraversa realizzando con esso uno scambio energetico

si converte energia e si ottiene sottoforma di LAVORO MECCANICO

ENEGIA → LAVORO MECCANICO _Lm

qui si muove un fluido, che può essere:

• INCOMPRIMIBILE → densità ρ costante, indipendente da pressione e temperatura
• COMPRIMIBILE → ρ = ^m/_V [^Kg/_m³]

ρ è funzione delle 3 coordinate termodinamiche PRESSIONE p, VOLUME V (σ o υ) e TEMPERATURA T

MASSA VOLUMICA

(non dire mai peso specifico)

p = f (μ, v, T)

ma data la LEGGE dei GAS che dice

mi sappiamo che n basta conoscere

solamente due per riconoscere la terza.

p = f (μ, T)

Nota

X i GAS

1/v = ρ/RT

• ρ ∝ ρ
• ρ ∝ 1/T

nella sovralimentazione metto piú aria nel motore

(maggior massa a parità di volume) tramite un aumento

di pressione ; tuttavia sappiamo che la compressione

aumenta la temperatura T del gas e ciò comporta una

diminuzione di densitá ( ⇒ vi metto un intercooler)

CLASSIFICAZIONE - macchine a fluido

MACCHINA IDRAULICA

elabora FLUIDI INCOMPRIMIBILI (pompe)

MACCHINA TERMICA

usa FLUIDI COMPRIMIBILI che viene assoggettato a forti sbalzi termici

MACCHINA MOTRICE

fluido cede energia alla macchina (LAVORO L POSITIVO)

è AUTOSUFFICIENTE , prende energia dal fluido (o il FLUIDO è ENERGETICO o questa gli deve essere data)

si definisce POTERE CALORIFICO K_i [\(\frac{J}{Kg}\)] l'energia che si può ricavare dalla completa combustione di 1 Kg

di combustibile (l’energia chimica del combustibile viene trasformata in energia termica)

ENERGIA CHIMICA ➔ COMBUSTIONE ➔ CALORE ➔ ENERGIA TERMICA ➔ ENERGIA MECCANICA

basso contenuto entalpico

h ➔ alto contenuto entalpico ➔ energia

x ≫ h ➔ ≫ energia

l’energia si manifesta come coppia su un albero

attaccandoci un alternatore ottengo energia elettrica

la macchina si può vedere come un SISTEMA ENERGETICO

MACCHINA OPERATRICE ➔ cede energia al fluido - comprimere

NON è AUTOSUFFICIENTE e prenderà energia da qualche altra parte

Varie Dimensioni

[ J ] = [ N m ] = [ W s ] energia

[ ^J⁄_Kg ] = [ ^m2⁄_s² ] energia specifica

[ W ] = [ ^J⁄_s ] potenza

1 TW = 10¹² W

1 TWh = (10¹² W) · (3600 s) = 3.6 · 10¹⁵ J

1 KWh = 3.6 · 10⁶ J

Fonti di Energia Disponibili

Equazioni Generalizzate del Moto dei Fluidi

si basano sulla conservazione dell'energia

Ipotesi

• Studio monodimensionale → da immaginarsi come un tubo di fluido
• Sistema aperto → le macchine a fluido sono sempre sistemi aperti: scambiano energia e massa con l'esterno (infatti abbiamo ingressi e uscite)

a rigore le masse si conservano (soprattutto nelle turbomacchine che funzionano a fluido continuo dove dm₁ = dm