Macchine e Sistemi Energetici

insieme dei processi di produzione, trasformazione, trasporto e distribuzione di fonti di energia.

Macchina = convertitore di energia primaria in lavoro meccanico o viceversa, può essere inserita in un sistema energetico o può vivere per conto proprio.

Sia i vettori energetici che le macchine usano le fonti energetiche primarie che si distinguono in 3 tipi:

1. Vettori energetici utilizzano una fonte energetica che può essere trasportabile e accumulabile.
2. Energia elettrica riguarda il processo di combustione alimenta una macchina che produce elettricità.
3. Energia termica = usa la combustione per lo scambio di calore.

Fonti energetiche primarie:

• Combustibili fossili (gas met, petrolio, carbon)
• Fonti rinnovabili (eolica, solare, geotermica...)
• Nucleare

Vettori energetici:

• Energia elettrica è facilmente trasportabile è pulita ma non accumulabil
• Gas naturale trasportati e fossi liquidi altre dimensione
• Combustibili liquidi come gas met
• Idrogeno ??? = tempi di sviluppo

Fonti di energia

Combustione

Ciclo termodinamico

Macchina termica

Energia meccanica

Energia elettrica

...insieme dei processi di PRODUZIONE, TRASFORMAZIONE, TRASPORTO e DISTRIBUZIONE di fonti di energia.

MACCHINA

convertitore di energia primaria in lavoro • suaccune o viceversa, può essere inserita in un processo energetico o può vivere per conto proprio.

... Sia i sistemi energetici che le macchine usano le FONTI ENERGETICHE PRIMARIE che si distinguono in 3 tipi:

1. VETTORI ENERGETICI definisce una fonte energetica che può essere trasportabile e accumulabile.
2. ENERGIA ELETTRICA similato il processo si accumulativa elimina una macchina che produce elettricità.
3. ENERGIA TERMICA usa la combustione per lo scambio di calore.

FONTI ENERGETICHE PRIMARIE

• COMBUSTIBILI FOSSILI (gas naturali, petrolio, carbone)
• FONTI RINNOVABILI (eolica, solare, geotermica...)
• NUCLEARE

VETTORI ENERGETICI

• ENERGIA ELETTRICA è facilmente trasportabile e molto poco accumulabile
• GAS NATURALE è un... trasportare... fonti liquida... compensione
• COMBUSTIBILI LIQUIDI come gas naturali
• IDROGENO ??? tempi di sviluppo

FONTI DI ENERGIA

• COMBUSTIONE
• CICLO TERMODINAMICO
• MACCHINA TERMICA
• MACCHINA IDRAULICA
• ENERGIA MECCANICA
• ENERGIA ELETTRICA

IMPIANTI IDROELETTRICI

CELLE A COMBUSTIBILE

TONNELLATE DI PETROLIO EQUIVALENTE (TOE):

Misura l'energia ricavabile dalla combustione di una tonnellata di petrolio grezzo. Vale circa 42 GJ.

BARILE EQUIVALENTE DI PETROLIO:

Energia convertibile in 9,166 kgr, 1 tonnellata di petrolio nero circa 6841 kcal.

es. 1 litro di benzina circa 42 MJ = 42,105 J

NB: Il carbone rappresenta 1/3 della nostra consumata e si è trovato un modo per usare il carbone in modo PULITO trasformandolo a gas.

CENNI STORICI

Le prime macchine utilizzavano fluidi incomprimibili e possono essere identificate già nel 5000 a.C. con delle ruote che sfruttavano la corrente di un fiume.

La macchina di Archimede è la prima macchina operatrice per il sollevamento dell'acqua.

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE in base a:

UTILIZZO

• MACCHINE MOTRICI: il fluido cede energia alla macchina
• MACCHINE OPERATRICI: l'energia è fornita al fluido

FLUIDO

• FLUIDI INCOMPRIMIBILI: liquidi → fenomeni termici trascurabili
• FLUIDI COMPRIMIBILI: gas, vapori → fenomeni termici non trascurabili, variazioni di volume di notevole entità

MODO DI SCAMBIO ENERGIA

• MACCHINA A FLUSSO CONTINUO O TURBO MACCHINE
  • motori dal fluido pressoché stazionario, energia scambiata in modo continuo da una limatura mobile
• MACCHINE VOLUMETRICHE: il fluido attraversa in un determinato volume di controllo variabile nel tempo in modo periodico e quasi statico.

GEOMETRIA

1. ASSIALE - Il fluido attraversa la macchina in direzione assiale (// all’asse di rotazione della macchina)
2. RADIALE - Il fluido attraversa la macchina in direzione radiale (⟂ all’asse di rotazione della macchina)

NB: Ci sono casi in cui l’ingresso è assiale e l’uscita è radiale (centrifuga). Casi in cui l’ingresso è