BLOCCO 2- MACCHINE E SISTEMI ENERGETICI- domande aperte

Lezioni da 10 a 16

Si focalizzi l’attenzione sui fondamenti dell’analisi dimensionale e sui vantaggi derivanti dalla sua

applicazione allo studio delle turbomacchine

L’analisi adimensionale è uno strumento che permette di ripulire le equazioni fisiche dalle unità di misura per poterci concentrare solo sui rapporti di proporzionalità tra le variabili. Questa procedura nelle turbomacchine offre enormi vantaggi, ad esempio invece di variare velocità diametro e portata milioni di volte per effettuare milioni di prove, possiamo combinare queste grandezze in pochi parametri adimensionali. Oppure, si può costruire un piccolo modello da laboratorio ed effettuare degli esperimenti con un fluido comodo. Infine per fluidi incomprimibili come l’acqua, permette di trovare la macchina migliore, trovando il punto di massimo rendimento.

Si enunci il teorema di Buckingham

Il teorema di Buckingham afferma che se si ha un fenomeno descritto da “n” variabili fisiche legate da una relazione come: f(p1, p2, p3,…pn)=0, si può ridurre e descrivere usando n-k parametri adimensionali, indicati con π

Si descriva la procedura per la determinazione dei gruppi adimensionali π

Per costruire gli n-k parametri π si segue questo procedimento:

1) Dalle n variabili iniziali, ne selezioniamo un numero pari a k che siano linearmente indipendenti tra loro e le chiamiamo G1, G2, …Gn;

2) Ogni variabile rimanente Gm (con m=n-k) è espressa come prodotto di potenza delle k variabili indipendenti scelte;

3) Dividendo la variabile Gm per la combinazioni delle k variabili indipendenti, otteniamo il parametro adimensionale π

Illustrare il concetto di similitudine geometrica

Prendiamo in analisi una famiglia di turbomacchine che hanno la stessa forma ma dimensioni diverse. Due macchine si dicono geometricamente simili se possiamo prendere una lunghezza di rifermento principale e se qualsiasi altra misura sarà legata a quella principale scelta. Quindi ci basta un’unica grandezza principale per definire l’intera dimensione della macchina.

Si individuino le variabili mediante le quali possono essere descritte le turbomacchine a fluido incomprimibile e le relative condizioni operative.

Per descrivere le macchine a fluido incomprimibile, si individuano n=8 variabili:

1) Diametro della girante (D) in metri;

2) Portata volumetrica (Q) in m³/s;

3) Velocità angolare (ω) in rad/s

4) Densità del fluido (ρ) in Kg/m³

5) Viscosità dinamica (μ) in pa*s

6) Rendimento idraulico (η) adimensionale

7) Lavoro specifico (g*h) in J/kg

8) Potenza (P) in Watt

Si illustri il concetto di similitudine fluidodinamica

La similitudine fluidodinamica è un principio che stabilisce che due correnti di fluido si comportano in modo simile se sono caratterizzate da condizioni operative omologhe, come il numero di Reynolds. Ciò significa che, a parità di numero di Reynolds, le forze in gioco e le traiettorie del fluido sono simili, consentendo modelli scalati per l'analisi e il progettazione di applicazioni reali.

Descrivere il funzionamento delle principali pompe volumetriche rotative

Le pompe volumetriche mantengono il principio volumetrico ma usano il moto rotatorio continuo. Non servono valvole di aspirazione o di mandata: la tenuta è data dal concetto meccanico di precisione tra le parti in movimento ed il corpo pompa. Esse lavorano bene con oli pesanti, resine, vernici, sciroppi, ecc. Invertendo il senso di rotazione del motore, si inverte anche il verso del flusso.

Si esprima la potenza netta trasferita al liquido da una pompa

Si individuino le tipologie di perdite che si verificano in una pompa e si definiscano i relativi rendimenti

Si esprima la potenza assorbita da una pompa

Si definisca il rendimento di una pompa