Macchine a Fluido - Teoria

Turbomacchine e Macchine Idrauliche

Elementi di turbomacchine

L'elemento base delle turbomacchine è lo stadio, composto da statore e rotore. Possiamo fare la distinzione tra operatrici (le quali ricevono energia meccanica e la convertono in energia per il fluido (compressori, pompe, fan)) e motrici che sfruttano l'energia del fluido per ottenere energia meccanica (turbine). Il campo di moto delle turbomacchine è intransonico a causa dell'interazione tra statore e rotore ma solitamente viene trascurato. La macchina può essere studiata sfruttando il piano meridiano (o piani per l'asse della macchina o con un piano metaparale (superficie cilindrica con asse quello della macchina)). I triangoli di velocità vengono usati per l'analisi aerodinamica degli stadi nel sistema assoluto e dei rotori nel sistema relativo, cioè un sistema solidale con il rotore stesso. Si indica con C le velocità assolute, con W quelle relative e con U quella al movimento della macchina. Sulla parte concava della pala (montosa) le pressioni sono più alte che sul ventre e la velocità più bassa; viceversa sulla parte convessa della pala (estradosso). La linea di scheletro rappresenta la teoria della divisione dei filotti fluidi. Definisco i rapporti t/c con t l'altezza e b la corda delle pale. Tra i parametri caratteristici di uno stadio gli angoli costruttivi di ingresso α₁ e di uscita α₂, la deflessione del profilo β (angolo tra le tangenti alla linea di scheletro) e l'angolo di calettamento δ (angolo tra le corde e direzione assiale). Definisco il passo s come la distanza nella direzione di rotazione tra due punti corrispondenti su due pale adiacenti e la corda assiale C_ax. Per convenzione gli angoli sono presi positivi se producono componenti di velocità concordi con le velocità U; con α si intendono gli angoli relativi alle velocità assolute e con β quelli relativi alle velocità relative. Indico con ῃ l'incidenza e con la differenza di angolo incidente con cui giunge il flusso α₁, l'angolo geometrico di uscita, l'angolo α_x+; indico con la deviazione cioè la differenza tra l'angolo con cui esce il flusso e l'angolo geometrico di uscita α_x+.

Turbomacchine e Macchine Idrauliche

Elementi di turbomacchine

L'elemento base delle turbomacchine è lo stadio, composto da statore e rotore. Possiamo fare la distinzione tra operatrici le quali ricevono energia meccanica e la convertono in energia per il fluido (compressori, pompe, fan) e motrici che sfruttano l'energia del fluido per ottenere energia meccanica (turbine). Il campo di moto delle turbomacchine è tridimensionale a causa delle interazioni tra statore e rotore ma solitamente viene trascurato. La macchina può essere studiata sviluppando un piano meridiano che passa per l'asse della macchina o con un piano metapolare (superficie cilindrica con asse quello della macchina). I triangoli di velocità vengono usati per l'analisi aerodinamica degli stadi nel sistema assoluto e dei rotori nel sistema relativo, cioè un sistema solidale con il rotore stesso. Si indica con c_z e c_u velocità assoluta, con w_z quelle relativo e con u quella di trascinamento. In figura (mdv) si rappresenta lo stadio con la linea di scheletro, il camber e la corda. Sulla parte concava della paleo (intradosso) le pressioni sono più alte che sulla parte convessa della paleo (estradosso). La linea di scheletro rappresenta la teoria deviazione dei filamenti fluidi. Definisco laspect ratio A come il rapporto tra l'altezza e la corda delle paleo. Tra parametri caratteristici td uno stadio ci {v} gli angoli costruttivi d ingresso a_i e di uscita a_o, la deflessione del profilo cl (angolo che le tangenti alle linea di scheletro) c l'angolo d calettamento t (angolo take le corde e direzione assiale). Definisco il passo so come il distanza nell'assezione dt rotoriera tre due punti corrispondenti su due paleo adiacenti e la corda esencial cAx. Per convenzione gli angoli sono presi positivi se producono componenti di velocità concordi con le velocità cz, con w ci mettiamo gli angdi relativi a velocità assolute e q con quelli rispetto alle velocità relative. Indica con A l'intenzione a la differenza di lunghezza con cui giunge il filoso a x_i l'angolo geometrico di deviazione a_i indica con c1 deviazione cioè la differenza tra l'angolo con cul esce il fluido e l'angolo geometrico di uscita a_o.

Vediamo i triangoli di velocità per una turbina assiale.

Tali turbine sono caratterizzate da elevate componenti tangenziali all'uscita dello statore e bassa componente tangenziale all’uscita del rotore.

Le pale delle turbine sono caratterizzate da grandi deflessioni a causa delle caratteristiche aerodinamiche dello stallo laminae.

Gli stadi delle turbine possono smaltire e