Lezioni, Macchine e sistemi energetici

MACCHINE e SISTEMI ENERGETICI

SISTEMI ENERGETICI: Sono costituiti da un insieme di elementicoordinati tra loro e di impianti che, partendo da FORME PRIMARIE di ENERGIA, arrivano alla fine di una catena di trasformazioni, a forme utilizzabili. Le FORME PRIMARIE possono essere divise in 2 categorie:

• NON RINNOVABILI, forme di energia immagazzinata in sostanze organiche e inorganiche
• RINNOVABILI, forme di energia ricevute dal pianeta.

TIPOLOGIE di MACCHINE a FLUIDO:

Si intendono macchine a fluido un insieme di elementi fissi e mobili, che interagiscono con un fluido (acqua, gas, vapore) realizzando con esso uno scambio energetico. Una prima distinzione può essere fatta sulla base della DIREZIONE dello SCAMBIO di ENERGIA. Si chiamano MOTRICI quelle macchine che trasformano l'energia posseduta dal fluido di lavoro, in energia meccanica resa disponibile all'albero delle macchine.

MACCHINE e SISTEMI ENERGETICI

SISTEMI ENERGETICI

Sono costituiti da un insieme di elementi coordinati tra loro e di impianti che, partendo da FORME PRIMARIE di ENERGIA, arrivano alla fine di una catena di trasformazioni, o forme utilizzabili. Le FORME PRIMARIE possono essere divise in 2 categorie:

• NON RINNOVABILI, forme di energia immagazzinata in sostanze organiche e inorganiche
• RINNOVABILI, forme di energia ricavate al pianeta

TIPOLOGIE di MACCHINE a FLUIDO

Si intendono macchine a fluido un insieme di elementi fissi e mobili che interagiscono con un fluido (acqua, gas, vapore) realizzando con esso uno scambio energetico. Una prima distinzione può essere fatta sulla base della DIREZIONE dello SCAMBIO di ENERGIA. Si chiamano MOTRICI quelle macchine che trasformano l'energia posseduta dal fluido di lavoro, in energia meccanica resa disponibile all'albero della macchina.

Si dicono, invece, OPERATRICI, quelle che utilizzano l'energia meccanica ricevuta da un motore esterno, per incrementare l'energia posata nel fluido di lavoro.

Esiste una terza categoria definita come MACCHINE TRASFORMATRICI, dove, nella prima parte l'energia meccanica e ceduta al fluido poi, nella seconda, viene sottratto e riconvertito in energia meccanica.

Un secondo criterio per la classificazione, si basa nel COMPORTAMENTO del FLUIDO di LAVORO, che può essere:

• INCOMPRIMIBILE, liquidi o gas che subiscono incrementi di pressione cosi piccoli da poter trascurare la comprimibilità. Le macchine che trattano tali fluidi sono dette IDRAULICHE.
• COMPRIMIBILI, la compressione e/o l'espansione del fluido di lavoro è accompagnato da fenomeni termici. Le macchine che trattano questi fluidi sono dette TERMICHE.

Un'altra distinzione è fatta in base al modo di lavorare del fluido:

1. MACCHINE VOLUMETRICHE hanno delle camere il cui volume è reso periodicamente variabile dallo spostamento relativo di componenti. Il loro funzionamento è ciclico. Queste macchine si prestano per alti scambi di energia tra fluido e organi, che avvengono per forze statiche. Non sono idonee a risolvere portate elevate.
2. MACCHINE A FLUSSO CONTINUO → TURBOMACCHINE Il fluido scorre ininterrottamente tra ingresso e uscita, attraverso canali fissi e mobili (GIRANTI). Il trasferimento di energia è reso possibile dal fatto che il fluido esercita forze dinamiche sulle pareti dei canali mobili. Queste macchine non hanno problemi a risolvere elevate portate, ma hanno bassi livelli di trasferimento di energia.

MACCHINE A FLUIDO

• POMPE VOLUMETRICHE

• TURBOPOMPE, VENTILATORI

8/10/14

SISTEMI APERTI

CV: volume di controllo CM: massa di controllo mobile

HP 1

• FLUSSO MONODIMENSIONALE

HP 2

• BLOCCO IL PISTONE

Q, L [J] q, l [J/kg] ^{Q L [W] [J/s]}

Dal bilancio Scriviamo il bilancio in forma macros.:

d_x+cq + d_x+cL = du; S_e-p dV, d_xq = T dS

E_cm^x+c = E_cv

E_cm^x = E_cv

d_xq - p dV = du — se REVERSIBILE

Se il processo è IRREVERSIBILE, introduco il concetto di ENTROPIA: dS = d_xq/T + d_DISIRR = d_xq/T + S_dis/T

d