Mechanical Engineering - Macchine e Sistemi Energetici

Raccolta domande teoriche

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Equazione di conservazione dell’energia per sistemi aperti: 1 . Si illustri la formulazione termica dell’equazione di conservazione dell’energia. 2 . Si illustri la formulazione meccanica dell’equazione di conservazione dell’energia 3 . Si spieghi come le due formulazioni di cui ai punti precedenti tengano conto degli aspetti termici dello scambio energetico e delle dissipazioni di lavoro meccanico. 4 . Si illustri la formulazione dell’equazione dell’energia riferita ad un osservatore solidale con la girante, spiegando il significato dei vari contributi energetici. Equazioni fondamentali: 1 ) Illustrare i triangoli di velocità per una generica macchina operatrice assiale 2 ) Definire la rotalpia e spiegare la ragione per cui essa si conserva nelle turbomacchine 3 ) Derivare la formulazione generalizzata per il calcolo del lavoro di Eulero a partire dalle equazioni di conservazione dell’energia nel sistema assoluto e in quello relativo 4 ) Spiegare da cosa è favorito lo scambio di lavoro in una macchina operatrice assiale Impianti di pompaggio e pompe centrifughe: 1 ) Descrivere il legame tra prevalenza richiesta e la portata per un impianto di pompaggio illustrando in particolare l’effetto delle perdite concentrate e distribuite. 2 ) Quali sono due possibili soluzioni per la regolazione della portata in un impianto di pompaggio? 3 ) Spiegare i vantaggi offerti da: • Pompa con curva caratteristica “piatta” • Pompa con curva caratteristica “ripida” 4 ) Quali configurazioni di girante assicurano una tale dipendenza della prevalenza dalla portata? Pompe centrifughe : 1- Disegnare la configurazione di una pompa centrifuga (girante e voluta) con pale all’indietro nelle sue viste frontali e laterali; 2- Disegnare i triangoli delle velocità e dimostrare il legame tra portata e prevalenza per una configurazione ideale e una reale; 3- Utilizzando i coefficienti adimensionali, spiegare perché è una macchina “lenta”. ------------------------------ 1 . Si descriva il contributo dei vari termini che compaiono nella formulazione generalizzata per il calcolo del lavoro (formulazione indiretta del lavoro di Eulero). 2 . Si illustrino i triangoli di velocità all’uscita della girante al variare dell’angolo di scarico della palettatura. 3 . Si derivi l’espressione del lavoro di Eulero e si discuta il suo andamento in funzione della portata. Si argomenti circa il rendimento della macchina e si descrivano le tipiche curve di prevalenza. 4. Facendo riferimento al diagramma di Balje, confrontare la pompa centrifuga con quella assiale. Cavitazione : 1 . Si spieghi sinteticamente l’origine fisica del fenomeno; 2 . Si discuta per quali tipologie di macchina il fenomeno risulta particolarmente critico (si portino esempi sia di macchine operatrici che motrici) 3 . Si fornisca la definizione di NPSH disponibile, commentando i diversi termini ed evidenziando le differenze nel caso di applicazione ad impianto di pompaggio e di turbina. ------------------------------ 1 . Descrivere il fenomeno fisico e gli effetti che il suo insorgere comporta nelle pompe 2 . Dimostrare perché la cavitazione in una pompa può essere evitata se NPSHR