Macchine T - 9 CFU - Appunti Completi

Macchine

• Macchine a Fluido e Loro Classificazione
  • Def: Macchina - dispositivo nel quale scorre un fluido, detto fluido operante, che quindi scambia e varia l'energia
  • In base a un ciclo termodinamico

D: possiano che nella macchina a fluido

• Trasmissione di energia dal fluido machine (o viceversa)
• Conversione energia (es. centrali, gravitazioni, etc...)
• Def: "Elementare" macchina a fluido ciclo operatore

• * Classificazione delle macchine a fluido
  • La classificazione delle macchine a fluido
  • In base 2

1. Scambio di energia tra il fluido macchina

   • Def: macchine no fluido operante

     notto da lavoro meccanico esterno

1. • Macchine dinamiche
     • Flusso continuo
     • Permanente fluido - organo mobile
     • Flusso assiale o radiale
       • Flusso radiale

Macchine Volumetriche

Flusso discontinuo: il fluido viene fisicamente separato in volumi isolati nel suo percorso di attraversamento con la macchina.

Flusso cilico: una macchina volumetrica lavora perciò tramite un volume fisso di fluido operatore reimpito e "svuotato" ovvero quindi ciclicamente.

Essi cambiano energia del sing: ciò avviene cioè sempre tramite lo svolgimento nel tempo di lavoro sui volumi per mezzo di un sistema a cinematica opportuna.

(Moto rettilineo alterno oppure rotativo degli organi mobili della macchina, turbina esempio nel senso che i motori volumetrici "spediscono" masse finite di fluido non espulsi in pompe a lobi/a pompa coniugata/a vite…

Macchine volumetriche invece ammettono portate più limitate di fluidi.

Caratteristiche del Fluido Operatore

• Macchine termiche: operano con fluidi comprimibili quindi anche sonori.
• Macchine idrauliche: operano con fluidi considerabili incomprimibili ovvero liquidi.

Differenze fra Macchine Dinamiche e Macchine Volumetriche

Come termine di confronto si introduce.

• Def: potenza oppure =
• esempio:

• F1 Engine 550
• 3du 432

• Esempio: comportamento fra macchine dinamiche e macchine volumetriche

• Δp = ρgh = 3 bar
• Progetto nuove

Introduzione allo Scambio Energetico nelle Macchine Dinamiche

L'unica forma di energia utile allo scambio energetico fra fluido e girante in una macchina dinamica è quella cinetica. Nello specifico è necessario massimizzare la componente tangenziale del vettore velocità delle particelle di fluido.

A monte dello scambio energetico perché siano preservati una conversione e una forma di energia pura e utilizzabile, si può rappresentare graficamente l'energia cinetica, almeno per quanto riguarda le macchine motrici.

Specularmente per le macchine operatrici la girante deve incontrare un flusso con una pronta disponibilità di pressione, che verrà poi scambiata anche in altre macchine a energia di pressione (negli condotti statici o insistinti).

Scambio/Conversione Energetica nelle Macchine Dinamiche

• Motrici
  • En. Potenziale (gravità)
  • Energia a Pressione
  • Energia a Pressione [divergente]
  • En. Cinetica Assoluta
  • En. Cinetica Relativa
  • En. Cinetica Tangente
  • Trasporto QH₁
  • Lavoro Specifico
• Operatrici
  • En. Potenziale e Energia gravitazionale
  • Energia a Pressione
  • Energia a Pressione [divergente]
  • En. Cinetica Assoluta
  • En. Cinetica Relativa
  • Momento QH₁
  • En. Cinetica Tangenziale

Considero l'equazione di Bernoulli nella forma semplificata per fluidi incomprimibili, ipotizzando che si valida anche per gas.

• Equazione di Bernoulli

Distinguiamo in base tipo di conversione energetica in motrici e in operatrici:

1. Conversione dell'energia di pressione in energia cinetica
2. Conversione dell'energia cinetica in energia di pressione

Modalità di Scambio Energetico delle Macchine Dinamiche

• Ipotesi:
• Il bilancio energetico viene applicato fra ingresso e uscita della girante.
• I bilanci vengono applicati nel caso di macchine operatrici ma successivamente potranno essere estesi pure per macchine motrici.
• La sezione 1 è considerata quella di ingresso mentre 2 è la sezione di uscita.

Procedimento:

Applichiamo il 1^o principio della termodinamica per sistemi aperti in forma meccanica per numero di controllo conformo ma 1 e 2 sia nel caso di un osservatore mobile sia per uno fisso:

1. Osservatore fisso:

dL = rdp + cdc + gdz + dQ_w

2. Osservatore mobile:

dL = rdp + w_r dw_r + gdz + dQ_w = du_r + w_u

Sottraendo membro a membro:

dL = rdp + w_u - rdp + w_r dw_r - w_u = cdc - w_r dw_r - w² + 2u cos (wu)

* I termini che appariranno nella relazione di bilancio per la macchina sono:

1. _cdc = lavoro per alterazione
2. _{w² rr2 = lavoro per alterazione}
3. _uwu = valore del campo di forze lentelechiche

Trasformazione Isocora

Tds = d₀q_rev = c_vdTds = du + pdv = c_vdT + pdv = c_vdTdT = c_vdTs = constc_v = constcv - c = 0 → ∞ → m = ∞

Compressione ed Espansione di un Gas

Nelle trasformazioni che coinvolgono il fluido di lavoro racchiuso in una macchina di produzione motore si separano:- Rendimenti della trasformazione- Rendimenti della macchina

Per derivare l’efficienza della macchina tenere che formalmente se pensiamo alla macchina che deve convertire l'energia per fare un uso esterno per uso di un rendimento esterno; ciò implica come conseguenza:

Compressione -- EspansioneNatura relativa a cosa ne fa non trova considerazioni. Dipende su via:

Compressione Isentropica

Per rendere effettivamente ovvero macchine incongruente deriva un uso dei rendimenti isentropico:

• dove L_id = Lavoro utile preso da condizione su

L_id = lavoro preposto N₁ = lavoro assorbito N₂ = mirino lavoro presso il flusso (Compressore)

Compressione di un Gas

Ipotesi:- Gas Ideale: c_v e p₁ cost.- Macchina adiabatico id.Ό.- Termini cinetici e geoseticicreo equilibrio ts

Obiettivi: si vogliono ottenere usufruire lavoro isentropico (L_id) Lavoro esterno procedimento:

Si applica la conversione di bilancio entalptico per a aperto su

dL = dL₁ = dR + q_{id xdm} -> L = L_c