Sistemi per l'Energia e l'Ambiente - Moduli 1-4

SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE

MACCHINA - Un insieme di organi meccanici fissi e mobili, collegati tra loro, mediante i quali un fluido è soggetto a forze e quindi compie o subisce lavoro.

MACCHINA A FLUIDO - Lo scambio di energia avviene per mezzo di un fluido.

L'energia ottenuta è sempre inferiore a quella disponibile inizialmente a causa di perdite inevitabili.

Si studiano i processi di scambio energetico al fine di minimizzare queste perdite.

MACCHINE

Motrici

• Convertitore
• energia in energia meccanica utile
• Turbine
• Espansori volumetrici
• Motori a combustione interna

Operatrici

• Convertitore energia meccanica estratta in energia di un fluido
• Pompe
• Compressori

Idrauliche

Il fluido di lavoro è incomprimibile, le funzioni termiche sono trascurabili.

• Turbine idrauliche
• Pompe centrifughe, alternative o volumetriche

Termiche

Fluido di lavoro comprimibile, le variazioni di densità dovute a fenomeni termici sono marcate.

• Turbine (elicotteri e gas, a vapore)
• Compressori
• Espansori volumetrici
• Motori a combustione interna

Volumetriche

Elaborano volumi definiti di fluido necessari a derivare dal lavoro le forze e i momenti torcici.

• Espansori volumetrici
• Motori a combustione interna
• Pompe alternative
• Compressori alternativi

Passaggio discreto di energia del fluido alla macchina.

Dinamiche (Turbo)

Elaborano una portata continua di fluido.

• Turbine
• Pompe centrifughe
• Compressori centrifughi

Passaggio indiretto di energia dal fluido alla macchina a mezzo di una variazione di energia cinetica.

SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE

MACCHINA → Un insieme di organi meccanici fissi e mobili, collegati tra loro in maniera determinata dagli assi sui quali ciascuno di essi è soggetto a forze e quindi compie o subisce lavoro.

MACCHINA A FLUIDO → Lo scambio di energia avviene per mezzo di un fluido.

L'energia ottenuta è sempre inferiore a quella disponibile in natura a causa di perdite inevitabili.

→ studiare i processi di scambio energetico al fine di minimizzare queste perdite.

MACCHINE

• Motrici
  • convertono l'energia in energia meccanica utile
  • Turbine
  • Espansori volumetrici
  • Motori a combustione int.
• Operatrici
  • convertono l'energia meccanica esterna in energia di un fluido
  • Pompe
  • Compressori
• Idrauliche
  • Il fluido di lavoro è a comprimibilità bassa
  • trascurabile le variazioni punticolate
  • Turbine idrauliche
  • Pompe centrifughe, alternative o ingranaggi
• Termiche
  • Fluido di lavoro comprimibile
  • variazioni di densità dovute a fenomeni
  • turbinici non trascurabili
  • Turbine (elicite e gas, a vapore)
  • Compressori
  • Espansori volumetrici
  • Motori a combustione interna
• Volumetriche
  • Elaborano volumi definiti di fluido necessari
  • e derivano dal lavoro di forze adimensioni
  • motrici
  • Espansori volumetrici
  • Motori a combustione interna
  • Pompe alternative
  • Compressori alternativi
• Dinamiche (Turbo)
  • Elaborano una portata continua di fluido
  • Turbine
  • Pompe centrifughe
  • Compressori centrifughi

ALTERNATIVE

• Fondate sul cinematismo biella - manovella
• Pompe alternative
• Compressori alternativi
• Motori a comb. interno

ROTATIVE

• Rotano attorno al proprio albero
• Turbine
• Pompe centrifughe
• Compressori centrifughi
• Motori Wankel

IL CICLO IDEALE TURBOGAS (JOULE)

1-2 Compressione isentropica

2-3 Adduzione di calore isobara

3-4 Espansione isentropica

4-1 Sottrazione di calore isobara

Nel ciclo Joule il fluido è ideale (cp costante, macchina cont.) e rispetta l'eq. di stato dei gas perfetti.

Esempio: TURBINE A GAS HEAVY DUTY

• - requisiti ridotti
• - poco ridotte
• - minori consumi

per impianti industriali, fumi, caratteristiche