Turbomacchina: differenze tra le versioni

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[[File:Dampfturbine Montage01.jpg|thumb|Turbina a vapore della [[Siemens (azienda)|Siemens]], in Germania.]]

Una '''turbomacchina''' è una [[macchina termica]]rotativa ache fluidoscambia in[[energia cuimeccanica]] locon [[Scambioun energetico|scambioflusso continuo di energiaun meccanica[[fluido]] avviene grazie alla rotazione stazionaria di un rotore (un [[albero (meccanica)|albero]] su cui sono [[calettatura|calettate]] delle ruote dette ''giranti''), munita alla periferia di pale ed alloggiata in uno [[statore]] composto da una cassa, solitamente anch'essa munita di pale.

LaAlcuni progettazioneesempi di turbomacchineturbomacchina hasono: come[[aerogeneratore]], scopo[[turbina laa realizzazionevapore]], [[turbina a gas]], [[turbina idraulica]], [[turboelica]], [[soffiante]] e il [[turbogetto]]. La progettazione di configurazioniturbomacchine inha cuicome obiettivo che lo scambio energetico sia al massimo [[EnergeticaRendimento (ingegneriatermodinamica)|rendimento termodinamico]], tenendo conto di altri parametri quali ildel rapporto tra energia trasferibile e dimensioni, peso o ingombrocosti della macchina.

Esempi di turbomacchine sono le [[pala eolica|pale eoliche]], le [[turbina|turbine]], le [[elica|eliche]], i [[compressore|compressori]] e alcuni [[motore a reazione|motori a reazione]] quali i [[turbogetto|turbogetti]].

==Classificazione==

Le turbomacchine vengono classificate in diversi modi. Principalmente in base a:

*Tipo di scambio energetico:

** '''turbomacchineturbomacchina operatricioperatrice''': ([[lavoro meccanico]] ''W'' < 0) La macchina cede energia al fluido ([[pompa|pompe fluidodinamica]], [[compressore|ventilatori]], [[compressore|compressoriventilatore]])

** '''turbomacchineturbomacchina motricimotrice''': (''W'' > 0) Il fluido cede energia alla macchina ([[turbina idraulica|turbine idrauliche]], a [[Turbina a gas (turbomacchina)|gas]], a [[turbina a vapore|vapore]])

*Direzione principale del flusso (geometria della [[girante]]):

** '''turbomacchineturbomacchina radialiassiale''': flusso diretto principalmente innella direzione radialedell'asse (centripetedi orotazione centrifughedella girante (per comeesempio lail [[pompa centrifugaassiale]])

*Direzione principale del flusso (geometria della girante):

** '''turbomacchineturbomacchina assialiradiale''': flusso diretto principalmente nellain direzione dell'asse di rotazione della giranteradiale (percentripete esempiocome illa [[compressorepompa assialecentrifuga]])

** '''turbomacchine radiali''': flusso diretto principalmente in direzione radiale (centripete o centrifughe come la [[pompa centrifuga]])

** '''turbomacchine miste'''

*Modalità di scambio energetico:

** '''turbomacchineturbomacchina ad azione''' ([[grado di reazione]] ''R''=0): il salto di pressione viene elaborato tutto nello [[statore]] (nel [[rotore (meccanica)|rotore]] varia l'[[energia cinetica]] del fluido)

** '''turbomacchineturbomacchina a reazione''' ([[grado di reazione]] 0<''R''<1): il salto di pressione viene elaborato in parte nello statore e in parte nel rotore.

==Stadio di una turbomacchina==

Le turbomacchine scambiano energia con il fluido attraverso uno o più stadi. Per stadio si intende l'insieme di una ruota palettata e di uno statore. Nellee macchinenelle turbomacchine pluristadio più rotori sono calettati sullo stesso albero. Ciò può essere utile o necessario per ottenere elevati rapporti di pressione. Lo stadio è quindi il componente fondamentale della turbomacchina costituito da:

*'''[[Rotore (meccanica)|Rotore]]''': organo rotante in cui avviene lo scambio di energia (dalla macchina al fluido o viceversa).

*'''[[Statore]]''': organo fisso in cui avviene una trasformazione di energia (da cinetica a termicapressione o viceversa).

==Equazione di Eulero per le turbomacchine==

{{vedi anche|Equazioni di Eulero (fluidodinamica)}}

L'equazione di Eulero rappresenta uno dei metodi più efficaci per valutare lo scambio di lavoro che avviene in un organo rotante attorno ad un asse. Per valutare tale lavoro si sceglie di esprimere quest'equazione in funzione delle velocità. La prima cosa fondamentale è dunque distinguere le varie componenti del vettore velocità: c.tangenziale (l'unica componente che ha un momento rispetto all'asse di rotazione); c.radiale e c.assiale.

Per ricavare tale relazione si procede eguagliando l'impulso delle coppie esterne con la variazione del momento della [[quantità di moto]].

:<math> {M \Delta t}= \Delta m\mathbf{c} \times \mathbf{r}</math>

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si può ricavare l'espressione del [[lavoro meccanico]] tramite la ''Formula di Eulero''

:<math> {W}=c_{t,i} u_{i} - c_{t,o} u_{o} \,\! </math> <!-- Il tag \,\! serve per rendere la formula come PNG invece che come HTML. Si prega di non rimuoverlo.-->

Dall'espressione ottenuta si evince che il lavoro scambiato nel suo complesso dipende solo dalle componenti del vettore velocità nella sezione di ingresso e di uscita, risultato alquanto notevole che però paga il prezzo di essere stato ricavato in condizioni di stazionarietà e flusso monodimensionale che sono ipotesi molto poco corrispondenti alla realtà ma comunque forniscono un buon grado di approssimazione per una prima analisi.

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Si potranno perciò avere i seguenti casi:

*<math> R = 0 </math>: '''macchina ad azione''' (o impulso), nel rotore non vi è variazione di pressione statica.

*<math> 0< R < 1 </math>: '''macchina a reazione''', la variazione di pressione statica avviene sia nel rotore sia nello statore.

*<math> R = 1 </math>: '''macchina a reazione pura''', nello statore non vi è variazione di pressione statica, ma solo una variazione della direzione del flusso.

==Voci correlate==

*[[Compressore assiale]]

* [[Apparecchiature chimiche]]

* [[Compressore centrifugo]]

* [[CompressorePompa assiale]]

* [[Compressorepompa centrifugocentrifuga]]

* [[Pompaturbina a vapore]]

* [[Turbina a gas (turbomacchina)|Turbina a gas]]

* [[Motore a getto]]

* [[Turbogetto]]

* [[Turboventola]]

* [[Turbina]]

* [[Turboelica]]

* [[Turboalbero]]

*[[Soffiante a canale laterale]]

*[[soffiante]]

*[[aerogeneratore]]

== Altri progetti ==

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