Macchine e Sistemi Energetici

Macchine e Sistemi Energetici

06/10/14

Sistema energetico:

Fonte primaria:

• Rinnovabili
  • eoliche
  • solari
  • biomassa
  • geotermica
  • idroelettrica
• Fossili
  • petrolio
  • gas natur.
  • carbone
• Nucleare

Fonte primaria (in combustibile)

S.E.

Output

• TH
• EL

Cogeneraz.: quando ho insieme

08/10/14

Classificazione Macchine:

• aperta/chiusa - allo scambio di massa
• periodica o motrice

Operatrice – prendono energia per fornire movimentazione

Motrice – da un fluido estraggono energia da utilizzarsi

Volume cicliche continue (TURBOMACCHINE)

Ristrette in una camera (es. non comb.)

Azione impulso con organi mobili

Azione reazione al di interno

OSS: comprimibile

o no dipende dalla pressione (ma tanto meno compatto è il fluido)

CICLO: tondo a carattere le prestazioni quando rendimento

^E_U

^{M = _I}

effetto utile

speso

basato su analisi le prime

(ipotesi euristiche)

Esiste ando M_II (o primo)

C_O (cogenerazione nel ciclo Rankine)

^E_U

M = _{max (reversibile)}

effetto utile

((in funzione) os occupa

(in progresso) es occupa

OSS:

1. Q_L [^J]
2. q_e [^J/kg]
3. Q_i [^W] potere

m, _mꞌ

V, _Vꞌ

I principio:

(diagramma con frecce)

1. q⁺
2. w⁺

Depressione lo scambio

[dQ + dL = dU]

valida per sistemi chiusi (in un

ciclo dU=0)

quindi

n logrando nel ciclo: ∑Q = -∑L (analitica fluis.)

NO! entro il II princ:

^Q_out

M = 1 - _QIN

Kelvin - Clausius

se si indica comunque servono due soggetti

con (consegna v/t )

a pareto Q_IN

in formula macina: dq + dL = dU (sistema chiuso)

se fa proto quasi-stazionari con dL: = p.dV

quindi

lavoro verso esterno

Se reversibile:

dq - pdV = du (i.r.c. ma valido)

Def d'entropia: dS = ^dQ

_T (reversibile)

disponiamo

es. obetti

altrimenti dS:

dS = ^dQ + ^dLω

_{T T}

(IRREVERSIBILE)

azioni non rispettose

Scriviamo uguagliando ciò che entra con ciò che esce (conservazione energia):

Vedremo dei: valedo per sistemi chiusi

Tds = pdv + dW applico a sistema aperto quindi:

Tds = pdV + dv + Vdp - vdp ma pdV + Vdp = d(pv)

h_2 - h_1 = q + l_w - ∫ vdp e la nota sopra, allora:

sistema chiuso

sistema line region ___________________________________ |_________________ (&con pressione) si trova intero primitiva

lavoro motore derivazione.

Considero disegno 3D → _v1 che entra e _u2 esce

Quando la coppia precolata:

Ṁ = ṁ_1v2∧_r2 - ṁ₃ṿ₁∧_b

Se accompagni in una comp. tang, una dirett. come area di reazione calcolare la coppia

che l'area reazione albera.

M = ṁ_1v2u₂ - ṁ₂u₂

quando:

ω_P = ω_Av₂u₂ - ṁ₃ω₁u₁ interna

Potenza: P˙ = ȳˆ_v2u₂u₂ = l

Ho cambio di forze perché curva deflette.

Riperidiamo triangolo velocità (Slide)

Affroscio uscita radicale. Macchina con ingresso uscita radicale e assale.

Trattaggio linea flusso nel canale quando velocità W tangenta alla linea.

En scalabrato a dimensione in questi parametri.

Flusso curva orientato come ingresso delle due pale.

Tra potenza elettrica e meccanica c'è un rendimento,

Al termine della cascata arrivo alla Variazione en. meccanica al fluido: valutata in A e M i cambiamenti di energia

Ciò che viene trasferito da fluido è lavoro Euleriano: ma ho perdite anche nella girevole? Considero rendimento idraulico

quindi:

ΔE_mecc = (v²_M - v²_A) / 2g + (z_M - z_A)g + (P_M - P_A) / ρg

Dato impianto e macchina trovo punto funzionamento

Riprendiamo:

l = u₂ v_m = u₂ (u₂ + V/A_z cotg β₂)

OSS: Attenti perché spesso il lavoro Eulero quando non è lavoro ideale!

l_uv = H_M - H_A (dif. dei capi stessi)

h_m - h_w = 1/2g V_m² + z_m + p_m/ρg + j_A² /zg + z_A/ρg + p_A/ρg

Se β non è radiale:

Ma minima pressione raggiungibile = 0 :

Δp = 10⁵

p₁ = 1 atm = 3 metri

βg = 10³ ⋅ 10 = 10

non arrivo al 9^o piano!

(apro solo per 10 m)

Mi arrovo β di mandata - molto pompa in sommersione

(sottostante alla base),

non al 9^o piano.

Tubo di acqua:

• ∆P = 4σ
• D - 2 →
• quindi D = 0, ∆P = ∞

cavitazione

Ho cavitazione in una macchiana è un problema!

Ho forte erosione sui componenti.

P_muv = P_v + βσ

vapore di saturazione

A punto a P minore

Ho cavitazione

Applicazione pratica:

hs curva caratteristica assegno mh

ho co proporzionale

curva esempio

Se ogni macchinario ha una sua curva

v

Ricavo una sola curva per le macchine simili:

el}cipatica

ψ

macchina simile

ψ=ℓ/wD²

corr coeff

lavoro adimensionato con...

con l=v² w² D³

Φ=v/wD³

coeff portata

Analogamente con v=w...5...wD²=wD³

Ho una famiglia di macchine con stesse rendimento

Tra A e B abbiamo rendimento diverso: avaro ha velocità costante *triangolo velocità*

Se avrei macchine hanno stesso rendimento non vuol dire che sono simili!!

Definiamo salto utile: nuovo a disposizione come e non

meccanica tra monte e valle

h_u = H_n - H_v = y

(come turbopompe)

momento a disposizione = pressione che trasporta È in flusso

(ho ulteriori perdite) - h_m

quindi:

h_n = h_v + h_w oppure: g h_u = l + l_w

Def. rendimento idraulico: effetto utile/opera

M_f = ^l/_{g hu} -> M_f = ^l/_{l + lw}

quello che permette di

produzione

tempo

e/g

n_el = P_usc

P_m = M_f P_usc

P_el = M_e P_m

OSS: trascurare diff. di pressione -> lento

(non ho accelerato, giramenti di alta)

trascurare la v₁ ma non la v₂ in 2 ho

un moto turbolento

poco