Riassunto di Macchine T - domande e risposte esame

MACCHINE

RIASSUNTO

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE:

1. OTTENIMENTO/ASSORBIMENTO DEL LAVORO
   • MACCHINE MOTRICI
   • MACCHINE OPERATRICI
2. MODALITÀ DI SCAMBIO DELL’ENERGIA
   • MACCHINE DINAMICHE
     • Flusso continuo in ingresso
     • Rinvia al sistema
   • MACCHINE VOLUMETRICHE
     • Flusso ciclico (spostamento)
     • Invertire moto fluido per aumentare pressione

COMPORTAMENTO DEL FLUIDO ELABORATO

• MACCHINE TERMICHE
• MACCHINE IDRAULICHE

M. DINAMICHE

M. OPERATRICE

1. ROTORE (Ruota)
2. STATOR (Fisso)

Rotore + Statore

VELOCITÀ DEL FLUIDO

M = const

Rotore (ipocinetico)

Variazione delle quantità di energia del fluido

_{MdQm del fluido} ^{(Ce, Wt)}

macchino operatrice → energia del fluido

fluido → energia uscente

_{MdQm del fluido} ^{(Ce, Wt)}

macchino motrice

fluido → uscita energia

macchino

fluido → M.OPENTRICE

fluido → macchino M.ATRICE

_{Rotore: trasferimento di energia} ^{Δ⟨MdQm⟩=Δ(Ce, Wt)}

Statore (punto fisso)

Responsabile della variazione del tipo di energia

en. cinetica (vel.) → en. di pressione (en. potenziale)

Come funziona lo statore?

① Eq di conservazione portata in massa

② Eq di conservazione dell’energia

1. ₁ | ➞ | ₂ (statore)

   ^m=cost _{p1A1C1 = p2A2C2}

   p1 = p2 = p (ipotesi)

   A1C1 = A2C2

   C2 > C1 ⇒ A2 < A1 ⇒ CONVERGENTE

   C1 > C2 ⇒ A2 > A1 ⇒ DIVERGENTE

   _{d(Ac) = d(Ac) + dAc} ^{dA = dc ⇒ da = dc ⇒ pdc = pdA}

2. Eq dimensionale del moto dei fluidi in forma meccanica:

   Cdc + dp = 0

   Δp = ΔC2 ρ 2

   Usando i risultati del equazione ⓵ e ⓶

STATORE

en. cinetica (↓dc) → pressione (↑dp) DIVERGENTI (↑dA)

pressione (↑dp) → en. cinetica (↓dc) CONVERGENTI (↓dA)

Lavoro di eulero

L = lavoro

L = f(Ct)

operatrice

L = (c₂ - c_t)² + (u₂ - u₁)²

u = c_t

L = 2c₂c_t - u₁c_t

L = u_c c₂ cosα_t - u_c c₀

macchina armata

L = u (c₂ ^ct - c_t)

macchina matrice

DL = u_c2cosα₂ - u_c2cosα_e

Ruolo della coppia

P=L i˙ m

M=f(Ct/λ_iso/ct)

Nelle macchine matrici non ho la possibilità di utilizzare

Nella macchina operatrice invece che una frazione dell'energia

Richiami

• Gas Perfetto

1) u = u(T)

2) pv = RT

R = costante specifica del gas.

pv = RT

R = costante universale

μRT = MRT

pv = RT

du = cv(T) dT

Questo è per un gas perfetto

ds = cp(T) dT/T

• Gas Ideale (è anche un gas perfetto)

1) Gas Perfetto

2) cv = cost.

3) cp = cost.

Δh = cp ΔT

Trasformazione Politropica

Tds = dq

ds = dq + dW

dQ = dq + pdV

Tds = dq = cdt = du + pdV

dQrev = cdt = du + pdv

dQt = dq = du + pdV

dqrev - dqH = cdT

dq = du + pdV

dqrev - dqH = cdT

Gas perfetto: pv = RT

• R/(cv - c)
• Tγ/(γ - c) = cost.

MACCHINE MOTRICI ESPANSIONE

ISENTROPICA

dq = 0

dh = -dl dl = -dq

L_{1,2 is} = ∫₃⁴ ( dh )_sviluppo = (Cp dT)

L_{1,2 is} = - ∫₃⁴ dL = Cp (T₃ - T_{4 iso})

L_{1,2 iso} = -KR / K - 1 T₃ (1 - ( 1 / β^{(K - 1) / K})

Lavoro di espansione isentropica

REALE

dh = -dl

L_reale = ∫₃⁴ ( dh ) = - ∫₃⁴ dL + Cp(T₃ - T₄)

L_1,2 = KR / K - 1 T₃ (1 - T₄ / T₃) = Cp(T₃ - T₄)

L_1,2 = KR / K - 1 T₃ ( 1 - 1 / β^{(K - 1) / K})

Lavoro reale di espansione

POLITROPICA

dq = dl + dh dl = dq - dh

L_1,2 = ∫₄³ ( dq - dh ) = ∫₃⁴ ( C - CP ) dT = ( C - Cp ) (T₄ - T₃)

= ( Cp - C ) ( T₃ - T₄ )

= mR / m-1 T₃ (1 - T₄ / T₃)

L_{1,2 poli} = mR / m-1 T₃ (1 - 1 / β^{(m-1) / m})

Lavoro politropico di espansione

Lavoro di Ciclo

L_iso = ^KR/_K-1 ln(β^K-1)

L_c = ∫pdV

d(pV) = pdV + Vdp

-pdV = -d(pV) + Vdp

L_c1-2 = ∫Vdp + ∫pdV = ∫d(pV) + ∫βVdp

L_c = ∫Vdp [ ]

Ciclo

• 1-2 Compressione
• 2-3 Montante
• 3-4 Espansione
• 4-1 Riportare

L_c = ∫1^Vdp + ∫2^Vdp + ∫3^Vdp

L_c1-2 = ∫Vdp + ∫Vdp

L_c = ∫(3/2) ∫Vdp = ∫(ρ₃) V₃dp

ρV_k = ρV_k

K = ^V_c/_V3

(1/1) (p^t) = (1/p_k)

L_c = ¹/_k ρo(β^k-1-1) = ^ik/_k ρ_o(βⁱ-1) M_cV_c

L_c = ∫dp = Vdp

CLASSIFICAZIONE 1/2

• CRITERI TERMO-FLUIDODINAMICI
• INNESCO DELLA COMBUSTIONE

1. Motori ad accensione comandata.
   • Accendono tramite sorgente esterna.
   • Miscela aria/combustibile (preformata).
2. Motori ad accensione per compressione.
   • Accensione tramite sorgente interna.
   • Miscela non preformata.
3. Detonazione: combustione anomala quando il fronte di fiamma non riesce a propagarsi da un punto all'altro della camera per effetto di onde pressorie. (Non che queste non siano controllabili)

CLASSIFICAZIONE 2/2

• CRITERI SPECIFICI

1. Natura del combustibile (benzina, gassolio, metano, bi-fuel).
2. Alimentazione dell'aria (aspirata o sovralimentata).

• Sovralimentazione dinamica: compressore centrifugo trascinato da una turbina costituita dai gas di scarico.
• Sovralimentazione meccanica: compressore azionato tramite organo di trasmissione dal moto.

DOWNSIZING

Processo che consiste nel diminuire la cilindrata dell'auto in maniera che monti meno massa e meno combustibile, il tutto ad ottenere più potenza specifica.

3. Alimentazione del combustibile (iniezione diretta o indiretta).
4. Regolazione del carico (questa è quantità).
5. Tipo di moto (alternativo, rotativo).
6. Sistema di raffreddamento (aria, acqua).

• MOTIVI CHE SPINGONO ALLA SCELTA:

  1. Compensazione delle variazioni di potenza.
  2. Aumentare la potenza.
  3. Nei cicli estesi per erogare potenza.
  4. Per migliorare le prestazioni del mezzo che necessita di erogare potenza con cilindrate alte.