Macchine, modulo 2 del prof Melino (3 crediti)

MACCHINE

(3CFU) Prof FRANCESCO MELINO

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE A FLUIDO

• In base alla direzione di trasferimento dell’energia tra fluido e macchina:
  • OPERATRICE: la macchina cede energia al fluido
  • MOTRICE: il fluido cede energia alla macchina
• In base al tipo di fluido trattato:
  • IDRAULICA: il fluido è incomprimibile (ρ costante)
  • TERMICA: il fluido è comprimibile (ρ non costante)
• In base al modo di lavorare il fluido:
  • VOLUMETRICA: il trasferimento di energia avviene attraverso la pressione statica applicata a pareti mobili
  • Dinamica: il trasferimento di energia avviene attraverso la variazione della quantità di moto del fluido

SCHEMA TIPOLOGIE DI MACCHINE OPERATRICI

• MACCHINE OPERATRICI
  • FLUIDO INCOMPRIMIBILE (H₂O)
    • Macchine: POMPE
      • VOLUMETRICHE - A PISTONE, A MEMBRANA
      • DINAMICHE - CENTRIFUGHE, ASSIALI, A FLUSSO MISTO
      • SPECIALI
  • FLUIDO COMPRIMIBILE
    • Macchine: COMPRESSORI
      • VOLUMETRICHE - ALTERNATIVE, ROTANTI
      • DINAMICHE - ASSIALI, CENTRIFUGHE

MACCHINE OPERATRICI

FLUIDO INCOMPRESSIBILE (H₂O)

• Macchine: POMPE, possono essere
  • VOLUMETRICHE: lavoro energia meccanica per trasferire il fluido da un ambiente a pressione minore ad uno con pressione maggiore. Possono essere:
    • ALTERNATIVE
      • a pistone
      • a membrana
    • ROTANTI
      • a lobi
      • a ingranaggi
      • a palette
      • a vite
  • DINAMICHE: trasferiscono energia meccanica al fluido (convertita in energia di pressione). Possono essere:
    • POMPE CENTRIFUGHE
    • POMPE ASSIALI
    • POMPE A FLUSSO MISTO
  • SPECIALI

FLUIDO COMPRIMIBILE

• Macchine: COMPRESSORI, possono essere
  • VOLUMETRICHE: trasferiscono il fluido da un ambiente all'altro. Possono essere:
    • ALTERNATIVE
    • ROTANTI
  • DINAMICHE: conferiscono energia al fluido. Possono essere:
    • ASSIALI
    • CENTRIFUGHE

Le diverse tipologie di macchine NON sono in concorrenza tra loro (non sono scelte alternative).

Ogni tipologia di macchina ha una nicchia di utilizzazione in termini di portata elaborata e salti di pressione.

Es: volumetriche -> salti di pressione ↑ -> portata ↓

POMPA CENTRIFUGA

BOCCA DI ASPIRAZIONE

USCITA RADIALE

GRANDE DELLA MACCHINA

CAMERA (VOLUTA)

Aspira-cione

Il diametro in ingresso della machina è maggiore di quello in uscita.

C'è una girante toroidale che ruota dentro la macchina solidale all'albero in rotazione.

Il condotto di mandata viene raccolto nella voluta, questo condotto ha geometria crescente.

Energia cinetica ceduta al fluido (che a interme che ma energia di pressione) e deve a accelerare il fluido (ecco perchè il condotto ha diversi diametri).

Se nel diametro di uscita vi è ancora energia cinetica residua è possibile aggiungere un diffusore che tramite palettamenti fissi converta l'energia cinetica in energia di pressione. Questo determina un'altra architettura.

Se lo scopo di recuperare l'energia cinetica che il fluido ancora possiede e convertirla in pressione.

8/05/19

a sezione di aspirazione

A serbatoio aspirazione

m sezione di uscita da pompa

M serbatoio mandata

• Equazione generale: c_d c_l + g dz + d p/ + dR + dl = 0
• Dislivello A a: C_a²/2 - C_a2²/2 + P_a - P_a
• qg (Z_a - Z_a) + R_aa = 0
• Dislivello m M: C_m2²/ + P_M - P_m
• q(Z_M- Z_m) + R_nm = 0

Otteniamo perciò:

• [[C_a2² - C_m²] + [(P_a - P_A) + (P_M - P_m)] + qg[Z_a - Z_A]/ (Z_m - Z_M] + R_a + R_mm = 0
• T RASCURABILE C_a2²/ + P_M - P_a/ + P_M - P_m
• + g Hg + R_aa + R_mm = 0

P_M - F_A + g Hg + R_tot =

(—C_m2²/C_a2²/ + P_M - P_a/

= gH

CARATTERISTICA MANOMETRICA della pompa = gH

Entrambe le curve dipendono dalla portata

• Caratteristica resistente del circuito (calo geodetico + perdite di carico)
• Se circuito è chiuso
• Caratteristica ideale del circuito

È l'unico valore di V che realizza l'eq

Questa V* è ponazione; la pompa caratter res mcaratt = caratt effetiva

la pressione minima cresce al aumentare della portata, perché perdite maggiori e velocità maggiore.

le perdite di carico quindi sono quindi che al mino cavitaziori e… restrittive

questa e il inizio di formazione perché il costruttore puo dare il rischio a causa vera militata perché (a che tempi si portano il fluido lo T - T > cavitazione o pressione)

E stato introdotto il parametro NPSH (net positive suction head) in metri.

di punto cava:

NPSH = (Pa + Pv - Ca²/2) / pg

E la differenza tra pressione di compresiore e tenue di vapore.

→ indica la distanza della presentes di vapore della tenue di vapore (e quindi dall’inermizo della cavitazioni )

lo poniamo scrivere anche come NPSH = (Pa + Ca²/2 - Pv) / pg

Per ogni portata il costruttore indica il NPSH_R (minimo), questo è della pompa.

Chi installa la pompa deve calcolare il NPSHd (di pomina?) al impianto.

si deve verificare che NPSHd > NPSHR → com non ho cavitazione.

Podiamo dire che il NPSH applicato al circuito e →

NPSHd = (Pa/pg) + (Ca²/2g) - (Pv/pg) = 1/q [L/pg - Ca²/2g + gHa - Rca/q - Pv/pg]

Usiamo questa espressione perché dipende da tutto il circuito, noi dalla sola pompa.

Quindi: NPSHd = (Pa/pg) - (Ha - Rca/q) - (Pv/pg) →

(Questi termini dipendono solo da cause e dove è installata la macchina) (Nac in pi il contributo cinetica e la psi di vapore e T fluido urente)

Vedi l’andamento dell’NPSH in funzione della portata.

Nella parte a destra di V_x NPSHd < NPSHR → CAVITAZIONE SICURA