BLOCCO 4- MACCHINE E SISTEMI ENERGETICI- domande aperte

Lezioni da 24 a 31

Si definiscano il salto disponibile, il salto utile ed il rendimento delle condotte di un impianto

idroelettrico

Il salto disponibile (Hd) è la differenza di carico totale disponibile tra la superficie del serbatoio in cima (M) e quello di fondo (V). Si esprime tramite l’equazione di Bernoulli ma se consideriamo che i due serbatoi sono entrambi aperti all’aria, quindi con Pm=PV e l’acqua in superficie è quasi ferma, quindi con CM e CV che sono praticamente zero, l’equazione si riduce a: Hd=Zm-Zv. Quindi il salto disponibile coincide semplicemente con le quote dei serbatoi.

Il salto utile, invece è dato all’accqua che scorre nelle tubazioni ed urta contro le parreti perdendo energia. Il salto utile è quelloi che entra davvero nella macchina dopo aver subito delle perdite di carico. Il rendimento delle condotte è il rapporto tra il salto utile e il salto disponibile, esprimendo quindi l'efficienza del sistema nel trasformare l'energia potenziale dell'acqua in energia meccanica.

Si esprima la potenza prodotta da una turbina idraulica tenendo conto dei vari rendimenti che concorrono a determinarla

La potenza utile dell’impianto (Pu) si esprime legando il rendimento globale che è dato dal rendimento della turbina, moltiplicato per il rendimento della condotta, al salto disponibile Hd e alla portata Q. Quindi si calcola come:

Pu=ηgl*ρ*Q*g*hd

Si definisca il coefficiente di riduzione della velocità al distributore di una turbina Pelton

Il coefficiente di riduzione della velocità al distributore di una turbina Pelton è un fattore che tiene conto della diminuzione della velocità del getto d'acqua dopo aver colpito le palette della turbina. Una volta calcolato il salto utile Hu si calcola la velocità ideale, ossia la velocità che si avrebbe se non ci fossero perdite nell'ugello. si calcola poi la velocità che si avrebbe nel caso di perdite, che poi sarebbe la velocità reale ed infine si calcola il coefficiente di riduzione della velocita al di stributore che non è altro che il rapporto tra la velocità effettiva e quella ideale

Si esprima il rendimento idraulico di una turbina Pelton e se ne determini il valore massimo

Il rendimento idraulico di una turbina Pelton è il rapporto tra il lavoro estratto Li e l’energia disponibile (c₁)² / 2.

η_y=(2u*(c₁-u)(1+Ψcosβ₂)) / (c₁)²

Si ricavi il lavoro specifico prodotto da una turbina Pelton

Il lavoro prodotto da una turbina Pelton si calcola tramite l’equazione del lavoro di Eulero:

Li=u(c_1u-c_2u)

Si esprima la potenza raccolta dalla girante di una turbina Pelton

La potenza raccolta dalla girante si esprime come il lavoro specifico per la portata massica m_^°:

P= m° Li =m° u (c₁-u)(1+Ψ cos β₂)

Si determini la coppia agente sulla girante di una turbina Pelton

La coppia M si ottiene dalla spinta della rotazione, ossia la potenza diviso la velocità angolare ω:

M=P/ω=m°*R(c₁-u)(1+Ψ cos β₂)