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Questions and Answers
Come viene definita una macchina a fluido?
Come viene definita una macchina a fluido?
Cosa sono le turbomacchine?
Cosa sono le turbomacchine?
Le turbomacchine sono macchine in cui il fluido di lavoro attraversa canali fissi e mobili sempre aperti per lo scambio di energia con la macchina.
Le macchine idrauliche trattano un fluido che __________ la sua comprimibilità.
Le macchine idrauliche trattano un fluido che __________ la sua comprimibilità.
non manifesta
Le macchine motrici trasformano l'energia posseduta dal fluido di lavoro in energia meccanica disponibile.
Le macchine motrici trasformano l'energia posseduta dal fluido di lavoro in energia meccanica disponibile.
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Cosa rappresentano i triangoli delle velocità nel contesto delle macchine e sistemi energetici?
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Cosa rappresentano le direzioni di V1 e W1 in una macchina assiale?
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Che cosa rappresenta la portata volumetrica di un fluido?
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Cosa indica la portata massica di un fluido?
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Qual è l'equazione di bilancio che rappresenta la conservazione della massa?
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La portata volumetrica si conserva solo per i fluidi incomprimibili.
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Che cos'è l'entropia e come dipende dalla trasformazione?
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Qual è l'equazione generale del calore specifico di un gas perfetto?
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Qual è l'equazione di stato di un gas reale?
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Per un fluido incomprimibile, l'equazione di stato è pV = nRT.
Per un fluido incomprimibile, l'equazione di stato è pV = nRT.
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La trasformazione politropica è espressa come pV^n = const, dove n rappresenta il rapporto tra il calore specifico a pressione costante e il calore specifico a volume costante, c_x = ____.
La trasformazione politropica è espressa come pV^n = const, dove n rappresenta il rapporto tra il calore specifico a pressione costante e il calore specifico a volume costante, c_x = ____.
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Cosa esplicita la dissipazione di una parte del lavoro meccanico in calore secondo l'equazione di conservazione dell'energia in formulazione meccanica?
Cosa esplicita la dissipazione di una parte del lavoro meccanico in calore secondo l'equazione di conservazione dell'energia in formulazione meccanica?
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Nel caso di un fluido incomprimibile, l'equazione di conservazione dell'energia in formulazione meccanica si semplifica per ottenere l'equazione di _____
Nel caso di un fluido incomprimibile, l'equazione di conservazione dell'energia in formulazione meccanica si semplifica per ottenere l'equazione di _____
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Un fluido comprimibile mostra un accoppiamento tra gli aspetti termici e meccanici.
Un fluido comprimibile mostra un accoppiamento tra gli aspetti termici e meccanici.
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Come si può definire il rendimento di una macchina operatrice?
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Cosa indica la variazione di energia meccanica del fluido in un compressore?
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Qual è l'equazione di Eulero?
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Qual è la condizione per la macchina operatrice affinché il lavoro sia positivo?
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Come vengono definiti gli angoli a della velocità assoluta e b della velocità relativa nelle macchine assiali?
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Quali componenti possono essere scomposte da ogni vettore velocità?
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Cosa può essere espressa come somma delle componenti tangenziale e meridiana?
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Le macchine assiali hanno componenti radiali nulle?
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Qual è il Piano meridiano S2 collegato alla macchina?
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Cos'è il Piano secondario S3?
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Cosa rappresenta la corda di una pala?
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Il Primo Principio della termodinamica implica che in un sistema chiuso la variazione di energia interna è pari alla somma del lavoro e del calore scambiati con l'ambiente.
Il Primo Principio della termodinamica implica che in un sistema chiuso la variazione di energia interna è pari alla somma del lavoro e del calore scambiati con l'ambiente.
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Study Notes
Macchine a Fluido: Definizione e Classificazione
- Una macchina a fluido è un oggetto costituito da un insieme di elementi fissi e mobili che interagiscono con un fluido di lavoro (liquido, vapore o gas), realizzando con esso uno scambio energetico.
- Le macchine a fluido possono essere classificate in:
- Macchine idrauliche: il fluido di lavoro non manifesta la sua comprimibilità.
- Macchine termiche: la comprimibilità del fluido di lavoro deve essere tenuta in considerazione.
- Le macchine a fluido possono essere anche classificate in:
- Macchine motrici: trasformano l'energia posseduta dal fluido di lavoro in energia meccanica disponibile all'albero della macchina.
- Macchine operatrici: utilizzano l'energia meccanica ricevuta da un motore esterno per incrementare l'energia posseduta dal fluido di lavoro.
Macchine a Fluido: Esempi
- Esempi di macchine motrici: turbina Pelton, turbina a vapore, motore a combustione interna.
- Esempi di macchine operatrici: pompa centrifuga, compressore a pistoni.
Parametri di Funzionamento
- Portata smaltita: kg/s o m3/s.
- Potenza ottenuta o immessa: dà idea di dimensioni e costi.
- Lavoro ottenuto o immesso: potenza / portata in massa.
- Numero di giri: insieme a potenza, dà idea del dimensionamento degli org### Il Primo Principio della Termodinamica
- Il Primo Principio della termodinamica può essere riscritto per includere l'effetto delle irreversibilità: 𝛿𝑞 + 𝛿𝑙𝑤 = 𝑑𝑢 + 𝑝 d𝑣
- L'analisi del Primo Principio applicata a sistema chiuso e stazionario (Δ𝑈 = 0) consente di ottenere la relazione: 𝐿 + 𝑄 = Δ𝑈 = 0
- Il rendimento di Primo Principio è espresso dalla formula: 𝜂𝐼 = 𝑄𝑖𝑛/𝐿
Il Secondo Principio della Termodinamica
- Il Secondo Principio stabilisce che è impossibile realizzare una trasformazione ciclica il cui unico risultato sia la trasformazione in lavoro di tutto il calore assorbito da una sorgente omogenea
- Il teorema di Carnot stabilisce che il rendimento massimo di una macchina termica operante tra due sorgenti sia pari a quello della macchina di Carnot
- La funzione di stato entalpia specifica è definita come: ℎ = 𝑢 + 𝑝𝑣
Relazioni Fondamentali della Termodinamica
- La relazione fondamentale tra le grandezze termodinamiche è: 𝛿𝑞 + 𝛿𝑙𝑤 = 𝑑𝑢 + 𝑝 d𝑣
- La relazione di stato per un gas perfetto è: 𝑝 𝑣 = 𝑅 𝑇
- La funzione di stato entalpia specifica è legata alla variazione di entalpia e pressione: 𝑑ℎ = 𝑑𝑢 + 𝑝 d𝑣 + 𝑣 d𝑝
Fluidi di Lavoro
- I fluidi di lavoro possono essere classificati in:
- Gas perfetti: obbediscono all'equazione di stato 𝑝 𝑣 = 𝑅 𝑇
- Gas reali: il loro comportamento si scosta da quello descritto dall'equazione di stato dei gas perfetti
- Liquidi in senso proprio: sono fluidi incomprimibili sia nei confronti delle azioni meccaniche che nei confronti delle variazioni di temperatura
- Liquidi comprimibili/dilatabili: manifestano una certa comprimibilità e dilatabilità
- Esempi di fluidi di uso corrente nelle macchine:
- Gas perfetto: aria o gas combusti a moderate temperature
- Gas reale: vapor d'acqua o gas combusti a temperature particolarmente elevate
- Liquido in senso proprio: acqua a temperatura ambiente
- Liquido comprimibile/dilatabile: acqua a 200-300°C
Sistemi Aperti
- Un sistema aperto è un sistema che scambia massa con l'ambiente attraverso la superficie di contorno
- La generica equazione di bilancio per un sistema aperto è: 𝐼 - 𝑈 + 𝐺 = 𝐴
- L'equazione di conservazione della massa è: 𝑚ሶ 1 = 𝑚ሶ 2 = 𝑚ሶ
- L'equazione di conservazione dell'energia è: 𝐴1 𝑉1 = 𝐴2 𝑉2### Equazione di Conservazione dell'Energia
- L'equazione di conservazione dell'energia descrive la variazione dell'energia di un sistema in funzione delle diverse forme di energia (interna, cinetica, potenziale gravitazionale) e delle quantità di calore e lavoro scambiati con l'ambiente.
Formulazione Termica
- L'equazione di conservazione dell'energia in formulazione termica tiene conto degli aspetti termici dello scambio energetico (calore e lavoro) e può essere applicata a sistemi ideali e reali.
- La formulazione termica esplicita la relazione tra le diverse forme di energia (entalpia, energia cinetica, energia potenziale gravitazionale) e le quantità di calore e lavoro scambiati.
Formulazione Meccanica
- L'equazione di conservazione dell'energia in formulazione meccanica esplicita le dissipazioni di lavoro meccanico in calore e può essere applicata solo a sistemi reali.
- La formulazione meccanica tiene conto delle dissipazioni di lavoro meccanico in calore e delle variazioni di energia meccanica del fluido nelle tre forme (cinetica, di pressione e potenziale gravitazionale).
Applicazioni a Casi Tipici
- Scambiatore di calore: l'entalpia varia a causa della potenza termica scambiata.
- Valvola: la valvola riduce la pressione del fluido introducendo delle dissipazioni.
- Turbina: la turbina può essere considerata come adiabatica e la potenza meccanica fornita dal fluido alle pale può essere stimata.
- Compressore: il compressore può essere considerato come adiabatico e la potenza meccanica da fornire al fluido può essere stimata.
- Ugello convergente: la velocità all'uscita può essere calcolata e le dissipazioni per attrito influenzano l'espansione nel convergente.
- Pompa: il lavoro ceduto dalle pale al fluido viene convertito in energia di pressione oppure dissipato in calore incrementando la temperatura del fluido.
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Description
Quiz sulla laurea in Ingegneria Meccanica e Ingegneria Nucleare, riguardante i principi fondamentali delle macchine a fluido.
