sistemi energetici e macchina a fluido uno

Libro: elementi di macchine operatrici a fluido

Sito: Diweg (nell'esame è meglio mettere 4 cifre significative)

Esame: esercizi + teoria scritta

• 1°-4° dob, 2°-30%
• 2 - 30%
• 3 esercizi ognuno da 10 punti (ovvero dell'1%)

Esonero:

• Termodinamica
• Turbopompe e turbocompressori
• Scambiatori di calore a vapore

4-5 domande brevi (V-F, perché, equazioni, grafici), 4-5 punti l'una

2 domande lunghe, 6 punti l'una

Teoria ed esercizi si possono fare in appelli diversi (vale 1 anno)

Esercizi a libri aperti (ma esercizi fatti a casa)

Esame details

• Escritti
• Teoria scritta
• 1° escl. (6/30)
• 2° 3° escl.
• 4° 5° escl.

3 esercizi ognuno da 10 punti (ovvero dell'1%)

Esonero:

• Termodinamica
• Turbopompe e turbocompressori
• Scambiatori di calore

3-5 domande brevi (V-Fle parchi, operazioni, grafici), 4-5 punti l'una

2 domande lunghe, punti l'una

Teoria ed esercizi si possono fare in appelli diversi (vale 1 anno)

Esercizi a libri aperti (no esercizi fatti a casa)

Classificazione delle macchine

Una macchina a fluido è un insieme di organi meccanici asserviti in modo da scambiare energia con un fluido che le attraversa. Le macchine si distinguono in:

• Motrici
• Operatrici

Le macchine motrici sono quelle in cui il fluido dà energia meccanica alla macchina (turbine).

Le macchine operatrici sono quelle in cui la macchina dà energia al fluido (compressore).

Le macchine si possono distinguere anche in:

• Termiche
• Idrauliche

Le macchine termiche operano con fluidi comprimibili; le macchine idrauliche operano invece con fluidi incomprimibili.

Infine, si distinguono in:

• Volumetriche
• Turbomacchine

Se si considera la combustione e l'ossida si parla di macchine termiche. Le macchine volumetriche hanno un funzionamento ciclico e si avvicinano alle equazioni gas-statiche, dovute alla pressione esercitata dal fluido sulle parti mobili della macchina. Nelle turbomacchine le velocità sono elevate e quindi le forze d'inerzia sono importanti per il trasferimento dell'energia.

1^o principio della termodinamica

Distinzione:

• Lagrangiana
• Termosica
• Osservatore fisso
• Osservatore mobile
• Meccanica
• Euleriana
• Termosica
• Meccanica

Forma Lagrangiana Termica (perché c'è energia interna)

Si può considerare un sistema meccanico composto da una massa costante di fluido che si evolve in cavità costituite periferia. Il sistema deve essere termodinamico (2 gradi di libertà). Questo sistema scambia energia con l'esterno sotto forma di lavoro e calore.

L̇ + Q̇ = ΔĖ

Lavoro e calore positivi se forniti al sistema

ΔE = Ė_t+Δt - Ė_t

L + Q = ΔE [J/kg] => grandezze riferite all'unità di massa

Energia interna è legata allo stato di agitazione molecolare e quindi alla chimica del sistema ed è una funzione di stato (grandezza che definisce lo stato del sistema).

ΔĖ = ΔU̇ + ΔĖ_c + ΔĖ_g + ΔĖ_p

Energia cinetica, energia gravitazionale, energia potenziale delle forze conservative

ΔĖ_c, ΔĖ_g, ΔĖ_p sono energie di tipo meccanico

In forma differenziale: dĖ = dU̇ + dĖ_c + dĖ_g + dĖ_p

E_c = m_bv²/2

v: velocità

I differenziali sono mai esatti

Forza gravitazionale

Se si considera un sistema di massa unitaria soggetto ad un campo di forze conservative, la variazione di energia potenziale corrisponde al lavoro compiuto dal campo di forze per spostare il sistema da un punto iniziale a un finale, diminuendo di seguito

ġ = -gk̂

g = 9.80 * ȗ5

dš = dxî + dyĵ + dzk̂

L_g = ∫ġdš = ∫(gk̂)·(dx î + dy ĵ + dz k̂)

ΔE_g = l_p1 - l_p2 = g Δz

Energia di un campo di forze centrifughe

Considero un sistema di riferimento cilindrico (O₁, x, ϑ, z)

l_p12 = ∫₁² ẇ²rc_er • ds = ∫₁²