Macchine e sistemi energetici - Parte 1

Macchine e Sistemi Energetici: Parte 1

I sistemi energetici sono sistemi di conversione dell'energia da una forma ad un'altra, ne fanno parte le macchine a fluido che scambiano energia con il fluido che le attraversa.

Fonti di energia

• Meccanica
• Termica
• Frigorifera
• Elettrica

Energia Rinnovabile

Tempo di rigenerazione e tempo di utilizzo

• Es. solare, eolica ecc.

Energia Non Rinnovabile

(Combustibili fossili ecc.) Tempo di rigenerazione > tempo di vita dell'uomo

Suddivisione delle Macchine

1. Convenzione: Hanno bisogno di un’energia meccanica in ingresso per compiere lavoro sul fluido che le attraversa, sono sostanzialmente collegate a macchine motrici e costituiscono un pezzo energetico sul lavoro totale dell'impianto.
2. Motrici: Producono energia meccanica utilizzando una fonte di energia primaria, es. turbine a gas, motori endogeni ecc., energia da fluidi ad energia (dinamiche e in turbine) costante entrambi.
3. Termodinamiche: Flusso continuo di bocche di ingresso e di uscita in costante movimento di esso, energia solo associata al flusso che solitamente avviene mediante 2 o più gradi (in turbina).
4. Volumetriche: Elaborano una quantità periodica e non costante nel tempo (fluidi possono essere gasionali o termica), tramite compressione e determinano l’esito al movimento compiuto dal cototo e la loro emozionalità, il rumore che avviene all'interno.
5. Idrauliche: Il flusso è dinamico e attraversamento delle macchine, non utilizza controllo, né polarità, per ventilazione.
6. Termiche: Elaborano fluido che subisce sp (compressibili).
7. Combustione Interna: Producono il consumo interesimato il fluido operante (es. turbine a gas, classici energia etc.).
8. Combustione Esterna: La combustione non intacca il fluido circostante causando il movimento con esso nel fluido non continua (linea aanca) s'è chiamato al processo di combustione.

Vantaggi Combustione Interna

Contatto immediato con il fluido però senza necessità di sp. di scambio termico (scalzata tratocca il fluido centrale dell’apparecchio).

Svantaggi

• Non deve esistere aggressivo ed inquinante.

% energia prodotta in Italia: (osservazioni)

• 80% termodinamica (combustibili, materie prime fossili, petrolio, carbon).
• 15/20% rinnovabile (idroelettrico ecc.).
• 20% geotermia dal estero (es. Francia o paesi aricici).

Equazioni generalizzate del moto dei fluidi

Considerando un volume di controllo:

• Assumo le V_C ad un tipo di flusso, dipendente dalle circostanze t.c.s.

Bilancio energetico:

d_e = d_ae - d_L + {̇dm[ h₁ + c₁²/2 + g z₁] - ̇dm[ h₂ + c₂²/2 + g z₂] }_L

d_e = 0

d_m₁ = d_m₂ = ̇dm

{d²e - d_L = c d_c + d h + g d_z} Forma tecnica differenziale

Qe - L = {c₁²/2 - c₂²/2 }} +(h₂-h₁) + g (z₂-z₁) V₁ Integral

h = u + p / ρ

d h = d u + p dν + ν d p

d q = dα_e + d R {Energia tur statisica}

{d_ae - d_L = _Lcvc + d_ae + d_R + ν d_p + g d_z}

Forma meccanica integrale:

Qe - L = {c₂²/2 - c₁²/2 + R + g (z₂-z₁) V₁ ̇U dp}

In caso di: flusso perfetto => μ = 0, ρ = costante (incompranibile)

1. R=0
2. L=0

c²/2 + gz + p / ρ = costante

Equazione di Bernoulli

=> {Il carico totale è costante lungo ogni tubo a flusso}

Leumann:

|l_al| = |l₁| - R

= ∫p2 p1 u dp - R = ∫p2 p1 u dp - ∫p2 p1 u dp

m > k = c_p c_v

M_p = L_p L_R

M_p = L_p L_R

|l_1s| = L_v

L_T = ^m_R/_m < /_T1

|l_al| = ^L_v/_Lp = ( ^P₁/_P2 )^k-1

L_R = ^k-1/_k T₁

m > k = non prende dati num. da conoscenze

lim_{P1 → P2} |l_1s| = M_p

η_1s = ^|l_1s|/_|lal| = ( ^P₁/_P2 )^k-1

m_s = indice di curvità della macchina

Note: A parità di M_p → m_s dell'aspirazione è > del m_s del compressore.

T-S

• L
• L + V

∫ d_p d_l = d_H = c_p dT + rX_l

Td_s = c_p d_t

dT/ds = π/c_p

⇒ c_p > c_v

Isoterm

P -- Cons

Posto R come grado di rigenerazione:

vediamo la variazione in % del del ciclo.

R = 0 => non ho sfruttamento

R = 1 => non ha senso, PF = P_v,(h_b - h_a) = (h_c - h_b)

h_f = h_a, h_c = h_d,h_f = h_a + (h_b - h_a)massima ≠ I (μ max)

Devo massimizzare m₁ (h_u - h_i)

h_i – h_c = R × λ

m–

m(h_u - h_i) = ^R2/_I (1-R)⊃

d^–/d_R ^–= 0 ^→

R = ½

La P_f ottimale m₁ ^–= La media tra P_v e P_c((^– + &subscirpt; = quella che mi permette di avere R – )