Macchine e Sistemi Energetici parte 2

MACCHINE VOLUMETRICHE

• Energia cinetica trascurabile
• VARIAZIONE DI VOLUME — camere chiuse — CILINDRATA

Il pistone percorre dentro il cilindro la corsa "C"

Il diametro è definito come ALESAGGIO "D"

Ogni corsa lavora su un quantitativo di fluido

m_out = ρV

dove la cilindrata è V = πD²C/4

La mandata dopo la compressione esce ma_out = m_topV₂ = 1 m_out = m_top

Q_rf è dovuto alle perdite e flessioni. (V₂ è non avviene MA)

Nel tempo si curva una portata alla funzione della frequenza

βQ = m_out • f

[kg ciclo/1]

Q = V:f

Per aumentare portata:

• Agire sul cilindrato - Agire sulla frequenza
• N° di cilindri in parallelo

Qui: gradienti di Temperatura influscono.

I rendimenti sono obbligato obvi i trafiliamenti che avvengono con portata data ΔP.

La curva caratteristica è con portata costante a meno dei η_p è dato da per aumentare η_p lavorare solo aumentore H.

Se ne voglio regolare la portata la solituzione a più performante è quella di regolare n° giri/min

Posso pensare anche di usare il metodi del BY-PASS

Successivamente introducendo molte più perdite,

soltuzione di una la senzo soffiare è quella

con valvola regolatrice perciò variazione le

perdite perciò Hp rispetto non varia la

portata della mia macchina, nello studio a

minimo ΔQ introdotti flai.

GRANDE ΔP e ΔT

- Variazioni di quantità non trascurabili.

IPOTESI: Condizione PSEUDO STAZIONARIA

P_asp = const

P_mand = const

V_m = Volume morto o residuo

V_Max = V_m + V = V_Tot

V_Min = V_m

Descrizione ciclo.

0 - 3 - 1 Aspirazione: Apertura Valvola, altrimenti

ci sarebbe una depressione; con P_asp = const, fino

a totale riempimento di V.

1 - 2 IPOTESI: Adiabatica Reversibile. Sotto tale

IP si analizza Tale Trasformazione P₂ = P₁(V₁/V₂)^K, al

compressione fino a P_mand dove equilibrio di pesi con la

Valvola 2 per vincere le forze succ. Da rotore che la Valvola chi si chiude

automaticamente all'inizio di Tale Tras., per via del Meccanismo e del

distribuitore di P_asp e P_mand.

2 - 3 Semplice riunversione in mandato del fluido compresso

ma con una rimuoversi constotto del V_m.

Nel caso ideale senza V_m il lavoro totale sarebbe

L₁₂ = h₀₂ - h₁ = l₁₂

Ma anche col volume morto avremmo avuto

-l₁₂ = h₀₂ - h_s esendo ancora come detto prima

un caso adiabatico reversibile però isentropico.

La cosa che cambia è la massa da prendere a riferimento.

Sia λ : V_fz = ^m⁄_m01 rendimento dato dalle fugge

e coefficiente di riempimento

λ_v = ^m₀₁⁄_posVm = ^p_osV_a⁄_posV → sul caso isentropico

⇒ λ_v = ^{V₁ + V_1'}⁄V dato che P₂V₃^k = P_dsV_i^k isentropica

e dato il rapporto di COMPRESSIONE β= ^P₂⁄_P1 = ^P₃⁄_P4

V_i = V₃β^-1 e V_m = V + V_m k = ^C_p⁄_Cv V₃ = V_m

λ_v = (^V+V_m) - V₃β^-1k = 1 + ^V_sm⁄V (1 - β^-1k)

definiamo μ = ^V_m⁄V = COEFFICIENTE DI VOLUME MORTO

λ_v = 1 + μ (1 - β^-1k)

COEFFICIENTE DI CARICA λ_c = γ_ξλ_v = ^m₀₁⁄_posV

CICLO REALE

Bisogna tener conto:

• Perdite di carico nei scambiatori
• Perdite di carico nei condotti

Funzionamento con una pressione _i < _e

Quindi le trasformazioni 1-2 e 3-4 non saranno più isentropiche ma definite da Politropiche:

P Vⁿ = cost n ≠ k = C_p/C_v

Il calo di rendimento della compressione non lo si può trascurare e lo si deve ovviare.

Per ogni dettaglio riguoso il grafico T-S (2), per un concetto ideale. In un passaggio da ₁ a ₂ il lavoro necessario per comprimere una isentropica è maggiore di quello di un sistema.

= h_ein - h_eout = h_ein - h_eout2

q_{2o2 in} = Cp C T_in-out = ∫^_12t dS

q_1-2 = ∫^_12t dS < q_{2o2 out}

Quindi è più conveniente comprimere un fluido diminuendo la temperatura ad eco perché si porta da qui ad analizzare un compressore e si cerca di ridurre T₂ con un sistema di raffreddamento. Nel nostro caso avremo

δS = δQ + δR / T con δQ ≠ 0 e δS R E O

Q₂₃ = ∫₂³ Q_in = ∫₂³ m_adu = m_aCv (T₃-T₂)

Q_e = 0

dṁ/dt = 0 ṁ = 0

V̇ = cst

3-4 Q_e = Q_in = 0

dm_a /dt = 0 ṁ = 0

1_3,4 = ∫₃⁴ V_K³/V_R³ dv = -∫₃⁴ du = -m_c∆u = -∫₃⁴ m_c Cv dT = -m_c Cv (T₄-T₃)

m_c = ρ_C V₃

4→5→6→7 già descritto

6→7 1_6,7 = ∫P dV = P(V_F-V_C) lavoro svolto dalla casa di scarico. Da agire che nel Volume della camera di combustione rimangono dei gas incombusti.

L' apertura e chiusura valvole le possiamo associare al moto della manovella sul diagramma. Allora dare colorate innestate tutte le varie fasi:

• Apertura Valvola scaria
• Apertura Valvola scarico

PMS

• compressione
• espansione

Il punto S ci servirà per valutare la T₁ ≠T_S cosí da sapere la T_C dei gas residui M_gy = V_C β_s

ρ_S = R_Ts / Patm

ide autonomia per a mischiare con quelli appizzolo.

Nota il ϕ che vi considera folio. Trascurando Ical. di e innumi e quintiatico.

Allora contenuto entalpyca. Totale sora:

Mr Cρ (T₅) + ma Cρ Tatm = (m_T + me) CρT_I

Regolazione del motore

Sempre secondo il caso ideale si ha

p = Me = Lm = Jf => M = _{VsezV kt} 2πE

Il lavoro lo si può anche vedere in maniera specifica, essendo L_m = L_m = _VsezktVg L che indica lo sfruttamento della cilindrata.

V_g rendimento globale che tiene conto sia di V_c in che anche dei vari attriti e altri fattori che vengono dopo.

La potenza teorica limite è chiamata dalla portata sonora

P = M_c k_tV_g m_c = ρ_w AC_S c_s = ^dp √— _dp > ρ_g f

Regolazione per qualità

Portando Q_m = m_c k_t = _Vpsm L a sezione opportuna la qualità dello miscela ossia α è a portata di Ma vi riumite αL_psm m_{massa carburante o αLps} più massa calcolante facendo valere il L_m, per quanto riguarda il rendimento per tale regolazione si fa

ζ = 1 Qlim = Lm + Lθ Qlim =

+mCυ(T²-T₂) = = mCυ(T₄-T³) = -T₂ + T_... T₂,

_T2T - 1

essendo ^(V₁) _{V2V 3} = ^{(L₁T₃ )} _(L2T3)

ζ_reg = ¹ 1_K-1 > Vi i rendimenti sopra regolati.