indice generale - capitello

INDICE GENERALE

23. Compressori e ventilatori . . . . . . . . . 1Verifica dei prerequisiti 1‑10 . . . . . . . . . . . . . . 1Esercizi 23.1‑23.20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Verifica dell’apprendimento 1‑20 . . . . . . . . . 7

24. Impianto motore con turbina a gas 9Verifica dei prerequisiti 1‑10 . . . . . . . . . . . . . . 9Esercizi 24.1‑24.8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Verifica dell’apprendimento 1‑14 . . . . . . . . . 13

25. Impianti a ciclo inverso e climatizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Verifica dei prerequisiti 1‑10 . . . . . . . . . . . . . . 14Esercizi 25.1‑25.10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Verifica dell’apprendimento 1‑15 . . . . . . . . . 18

26. Propulsione aerospaziale . . . . . . . . . 19Verifica dei prerequisiti 1‑5 . . . . . . . . . . . . . . . 19Esercizi 26.1‑26.7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Verifica dell’apprendimento 1‑5 . . . . . . . . . . . 21

27. Motori alternativi a combustione interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Verifica dei prerequisiti 1‑10 . . . . . . . . . . . . . . 22Esercizi 27.1‑27.19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Verifica dell’apprendimento 1‑25 . . . . . . . . . 26

28. Complementi dei motori alternativi a c.i. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Verifica dell’apprendimento 1‑10 . . . . . . . . . 29

29. Gestione della macchina e propulsione ibrida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Verifica dei prerequisiti 1‑10 . . . . . . . . . . . . . . 30Verifica dell’apprendimento 1‑10 . . . . . . . . . 31

1VERIFICA DEI PREREQUISITI

23 COMPRESSORI E VENTILATORI

VERIFICA DEI PREREQUISITI1. Assegnati portata in volume V

⋅, massa volumica del fluido incomprimibile r, prevalenza

manometrica hu e rendimento della pompa hP, la potenza assorbita da una pompa è

Pa =  V ghu Pr h)( � .

2. I principali coefficienti adimensionali usati nel dimensionamento delle pompe sono il coef‑

ficiente di portata F = V nD ,3)(� il coefficiente di pressione Y = gh n D ,2 2)()( la velocità

specifica ws =  nV

gh2

0,75)(π

� e il diametro specifico Ds = D

gh

V

0,25)(� .

3. Vero .

4. Assegnati il calore specifico a pressione costante cp del gas perfetto e la variazione di tem‑peratura ΔT, la variazione di entalpia vale Δh = cpDT .

5. c), d), e)

6. Falso .

7. Vero .

8. Falso .

9. Nell’equazione T s q wd ,L∫ = + il termine wL tiene conto delle irreversibilità del sistema e

rappresenta il lavoro delle resistenze passive .

10. Falso .

ESERCIZI

23.1

6‑2: p gh 1000 kg/m 9,81 m/s 0,0816 m di colonna d’acqua 800 Pastat acqua acqua3 2r= = × × =

23‑2′: h p pg gu 3

800 Pa

kg/m m/s= - + - =

×2 1 2

212

2 1 225 9 81rv v

, , 22 2

20 m/s

m/s m di colonna+

( ) -

×=

20

2 9 8187

, d’aria

CAPITOLO 23 COMPRESSORI E VENTILATORI2

23‑2: �

PV gh 1,2 m /s 1,225 kg/m 9,81 m/s 87 m di colonna d’aria

0,771629 Wa

u

V

3 3 2rh

= = × × × =

23.2

6‑2: p gh 1000 kg/m 9,81 m/s 0,123 m di colonna d’acqua 1207 Pastat acqua acqua3 2r= = × × =

23‑2′: h p pg gu 3

1207 Pa

kg/m m/= - + - =

×2 1 2

212

2 1 225 9 81rv v

, , ss

24,3 m/s

m/s130 m di col

2 2+

( ) -

×=

20

2 9 81,oonna d’aria

23‑2: �

PV gh 5 m /s 1,225 kg/m 9,81 m/s 130 m di colonna d’aria

0,849,3 kWa

u

V

3 3 2rh

= = × × × =

23.3

6‑2: p gh 1000 kg/m 9,81 m/s 0,15 m di colonna d’acqua 1471,5 Pastat acqua acqua3 2r= = × × =

23‑2′: h p pg gu 3

1471,5 Pa

kg/m = - + - =

×2 1 2

212

2 1 225 9 81rv v

, , mm/s

50 m/s 20 m/s

m/s

29

2 2+

( ) - ( )

×=

=

2 2

2 9 81

2

,

,,5 m di colonna d’aria

23‑2: �

PV gh 2 m /s 1,225 kg/m 9,81 m/s 229,5 m di colonna d’aria

0,86,9 kWa

u

V

3 3 2rh

= = × × × =

23.4

23‑1: pp

600 kPa100 kPa

62

1

b = = =

23‑6: w RTs =-

-

=-

⋅-

gg

bg

g1

11 4

1 4 10 2871

1,

,, kJ/(kg KK) K kJ/kg× -

=-

300 6 1 201 71 4 1

1 4,

, ,

23‑7: w RT ln 0,287 kJ/(kg K) 300 K ln6 154,3 kJ/kgisoterma 1 b= = ⋅ × × =

23‑8: wnn

RTn

npol kJ/=

--

=-

-

11

1 311 31 1

0 2871

1

b ,,

, ((kg K) K kJ/kg⋅ × -

=-

300 6 1 192 11 31 1

1 31,

, ,

ESERCIZI 3

23.5

A‑55: TT

pp

T T

n

nn

n2

1

2

1

1

2 1

1 1 31 11 3300 6=

⇒ = = ×

- - -

b K,

, 11 458 7 185 6= = °, , K C

23.6

23‑10′: bottimofinale 6,4 MPa

0,1 MPa=

=

pp

N

1

1 1 330 3364 4= =,

23.7

23‑1: pp

140 kPa100 kPa

1,42

1

b = = =

23‑12: P V paC

3 m /s=-

-

= ×-

11

11

0 80 02 101 1

1

hg

gb

gg�

,, 00

1 41 4 1

1 4 1 0 881 4 1

1 4 kPa kW,

,, ,

,,

--

=-

23.8

23‑10′: pp

pp

pp

p p1369 kPa100 kPa

3,7 3,7 100 kPa 370 kPaottimo2

1

3

2

3

12 ottimo 1b b= = = = = ⇒ = = × =

23 ‑8: wnn

RTn

nstadio kJ=

--

=-

-

11

1 31 3 1

0 2871

1

b ,,

, //(kg K) K kJ⋅ × -

=-

298 15 3 7 1 130 71 3 1

1 3, , ,,

, //kg

w 130,7 kJ/kg 130,7 kJ/kg 261,4 kJ/kgcompless = + =

A‑55: TT

pp

T T

n

nn

n′-

′

-

=

⇒ = = ×2

1

2

1

1

2 1

1

298 15 3 71

b , ,,

K33 1

1 3 403-

=, K

16‑6, 13‑10: q h h c T T 1,0035 kJ/(kg K) 403 298,15 K 105,2 kJ/kgpinterrefr 2 2 2 2) )( (= - = - = ⋅ - =′ ′

23.9

23‑6: w RTstadio kJ=-

-

=-

-g

gb

gg

11

1 41 4 1

0 2871

1,

,, //(kg K) K kJ⋅ × -

=-

298 15 3 7 1 135 91 4 1

1 4, , ,,

, //kg

w 135,9 kJ/kg 135,9 kJ/kg 271,8 kJ/kgcompless = + =


A‑39: TT

pp

T T′-

′

-

=

⇒ = = ×2

1

2

1

1

2 1

1 1

298 15 3 7

gg

ggb , ,

,

K44 11 4 432

-

=, K

16‑6, 13‑10: q h h c T T 1,0035 kJ/(kg K) 432 298,15 K 134,3 kJ/kgpinterrefr 2 2 2 2) )( (= - = - = ⋅ - =′ ′

23‑12: �

Pmw 0,06 kg/s 271,8 kJ/kg

0,8619 kWs

aCh

= = × =

Paragrafo 16.1: � �Q mq 0,06 kg/s 134,3 kJ/kg 8,06 kWinterrefr= = × =

23.10

A‑39: T

TT T 280 K 1,28 300 Kss

2

1

1

2 1

1 1,4 11,4b b )(= ⇒ = = × =

gg

gg

- - -

23‑11: T TT T

T TT T

280 K300 K 280 K

0,87303 Ks s

c2 1

2 12 1

2 1

c

hh

=--

⇒ = +-

= + - =

23‑6: w RTs =- 1

-

=- ⋅

- 1g

gb

gg

1 11 4

1 4 10 287

,,

,kJ

kg K2800 K

kJkg

1 28 1 20 51 4 1

1 4, ,,

,-

-

=

23‑11: ww

ww 20,1 kJ/kg

0,8723 kJ/kgs s

ci

ic

hh

= ⇒ = = =

23‑11′: �w

wPP

PP mw 30 kg/s 23 kJ/kg

0,98704,1 kWo

i

ao

i

aa

i

o

i

o

h hh h

= ⇒ = ⇒ = = = × =

23.11

23‑14: w

uw

u

2 21,0

360 m/s

264.800

m

s64,8

kJkg

i

22 i

22

22

2

)(= ⇒ = = = =

23.12

13‑2: n np RTRTp

0,287 kJ/(kg K) 279 K100 kPa

0,8 m /kg1 1 1 11

1

3= ⇒ = = ⋅ × =

n� �V m 0,5 kg/s 0,8 m /kg 0,4 m /s1 13 3= = × =

ESERCIZI 5

A‑39: TT

T Tss

2

12 1= ⇒ = =

- 1 - 1

b bg

gg

g 278 K0,15 MPa0,1 MPa

=

-1 4 11 4,

, 312,2 K

13‑10: h c T T 1,0035 kJ/(kg K) 312,2 K 278 K 34,32 kJ/kg 34.320 J/kgs p s2 1 ) )( (= - = ⋅ - = =

23‑15:

nV

h2 2 250 giri/s

0,4 m /s

34.320 J/kg0,394 0,4

ss

10,75

3

0,75w

)(= π = × π × = ≈

�

23‑15′:

D Dh

V0,28 m

34.320 J/kg

0,4 m /s6,026 6,0s

s

0,25

1

0,25

3

)(= = = ≈

�

Figura 23.14‑a: ws = 0,4, Ds = 6 ⇒ hc = 0,75, compressore radiale

23.13

V⋅1 = m⋅ n1 = 1,25 kg/s × 0,8 m3/kg = 1,0 m3/s

23‑15:

nV

h2 2 400 giri/s

1,0 m /s

34.320 J/kg1

ss

10,75

3

0,75w

)(= π = × π × =

�

23‑15′:

D Dh

V0,221 m

34.320 J/kg

1 m /s3s

s

0,25

1

0,25

3

)(= = =

�

Figura 23.14‑a: ws = 1, Ds = 3  ⇒  hc = 0,85, compressore a flusso misto

23.14

23‑15:

nV

h2 2 300 giri/s

29 m /s

34.320 J/kg4

ss

10,75

3

0,75w

)(= π = × π × =

�

Figura 23.14‑a: ws = 4  ⇒  Ds = 2

23‑15′:

D D

h

VD D

V

h2,0

29 m /s

34.320 J/kg0,791 m 791 mms

ss

0,25

1

s1

0,25

3

0,25)(= ⇒ = = = =

�

�

23.15

Table A.5, air: R = 0 .287 kJ/(kg⋅K), cp = 1 .0035 kJ/(kg⋅K)

23‑1: pp

607.95 kPa101.32 kPa

6.02

1

b = = =


A‑39: T

TT T 530 K 6.0 885 Kss

2

1

1

2 1

1 1.4 11.4b b )(= ⇒ = = × =

gg

gg

- - -

23‑11: T TT T

T TT T

530 K885 K 530 K

0.651076 Ks s

c2 1

2 12 1

2 1

c

hh

=--

⇒ = +-

= + - =

23‑6: w RTs =- 1

-

=- ⋅

- 1g

gb

gg

1 11 4

1 4 10 287

..

.kJ

kg K5300 K

kJkg

6 0 1 356 41 4 1

1 4. ..

.-

-

=

23‑11: ww

ww 356.4 kJ/kg

0.65548 kJ/kgs s

ci

ic

hh

= ⇒ = = =

13‑16: s s cTT

Rppp2 1

2

1

2

1

1 0035- =

-

=

⋅ln ln .

kJkg K

lln . ln . .1076 K

KkJ

kg KkJ

kg5300 287 6 0 0 196

-

⋅=

⋅⋅K

23.16

23‑21: vm = 2sn = 2 × 0,105 m × 16,667 giri/s = 3,5 m/s

23.17

23‑23: �V KDsn

40,77 1

0,075 m

40,063 m 23,33 giri/s 0,005 m /s1 v

22

3h)(

= π = × ×π ×

× × =

23.18

23‑19: VDs V zV

4

0,13 m

40,105 m 0,00139 m 8 0,00139 m 0,011 m

22

3t

3 3)(= π =

π= = = × =

23‑23: �V KV n 0,80 1 0,011 m /giro 16,667 giri/s 0,147 m /s1t v t3 3h= = × × × =

23‑1: pp

1005 kPa291 kPa

3,452

1

b = = =

23‑24: P V paC

1t3 m /s=

--

=-

11

11

0 750 1471

1

hg

gb

gg�

,, ××

--

-

2911 312

1 312 13 45 1

1 312 11 312 kPa

,,

,,

, == 82 1, kW

7VERIFICA DELL’APPRENDIMENTO 7

23.19

23‑23: v�V K

D4 2

0,75 10,055 m

41,4 m/s

20,00125 m /s1 v

2m

2

3h)(

= π = × ×π ×

=

23‑24: P V paC

3 m /=-

-

=-

11

11

0 700 001251 1

1

hg

gb

gg�

,, ss kPa kW×

--

=-

1001 4

1 4 15 5 1 0 39

1 4 11 4,

,, ,

,,

23‑21: vv

sn sn

22

1,4 m/s2 23,33 giri/s

0,03 m 30 mmmm= ⇒ = =

×= =

23.20

23‑19: VD

s4

0,09 m

40,075 m 4,7713 10 m

22

4 3)(=

π=

π= × -I

23‑21: vm = 2sn = 2 × 0,075 m × 25 giri/s = 3,75 m/s

23‑23: V⋅1 = hvKVn = 0,80 × 1 × 4,7713 × 10- 4 m3 × 25 giri/s = 9,5 × 10- 3 m3/s

23‑10′: bottimofinale 1,6 MPa

0,1 MPa=

=

p

p1

12

0,,,

50 516 4= =

23‑12: P V pid,stadio3m /=

--

= ×-

-�1 1

13

11 9 5 10

gg

bg

g , ss kPa kW×-

-

=-

1001 4

1 4 14 1 1 61

1 4 11 4,

,,

,,

23‑24: PP P2 stadi 2 1,61 kW

0,74,6 kWa

id

C

id,stadio

Ch h= =

×= × =

A

AD

DD4

0,09 m

44

0,00159 m4

0,00159 m 50 mm

22

22

2

b b

)(= =

π

=

π ×

= ⇒π

= ⇒ =III

I

IIII

VERIFICA DELL’APPRENDIMENTO

1. Al di sotto di un rapporto di compressione manometrico di compressione b = 1,2 ÷ 1,3, la macchina operatrice a gas segue i principi delle macchine idrauliche perché la variazione della massa volumica è trascurabile, mentre al di sopra la macchina va trattata con i criteri delle macchine termiche perché interviene la comprimibilità del fluido .


2. Esempi di macchine operatrici a gas dinamiche sono i ventilatori e i turbocom‑pressori, mentre esempi di macchine volumetriche sono i compressori a pistone e a capsulismi .

3. Falso . 4. Vero .

5. c) 6. Falso .

7. a) 8. Falso .

9. Il rendimento totale del compressore hC è dato dal prodotto del rendimento isen‑tropico di compressione e del rendimento organico del compressore .

10. Vero .

11. Il lavoro ideale dello stadio di compressione tra la pressione iniziale p1 e la pressione finale p2 espresso in termini di variazione di entalpia e di temperature di inizio e fine della trasformazione ideale vale ws = h c T Ts p s2 1 )(= - .

12. Vero .

13. I principali coefficienti adimensionali utilizzati nel progetto del turbocompressore sono coefficiente di pressione Y, velocità specifica ws e diametro specifico Ds .

14. La portata in volume V⋅1 del compressore volumetrico alternativo espressa in fun‑

zione della corsa s è �V KDsn

41 v

2h= π

; quando invece viene espressa in funzione

della velocità media del pistone vm è v�V K

D4 21 v

2mh= π

.

15. Falso .

16. I compressori Roots sono veramente dei trasportatori di gas perché il volume della camera operatrice rimane invariato e il gas proveniente dall’ambiente a pressione bassa, una volta intrappolato, viene trasportato fino alla luce di mandata dove viene messo in comunicazione con l’ambiente a pressione maggiore .

17. Falso .

18. Nel diagramma che dà il rapporto manometrico di compressione dei turbocompres‑sori in funzione della portata adimensionale, le curve di isorendimento sono limitate a sinistra da una zona di funzionamento instabile detta linea di pompaggio .

19. Vero .

20. Il rendimento volumetrico di un compressore rotativo a palette è circa uguale a 1 .


24 IMPIANTO MOTORE CON TURBINA A GAS

VERIFICA DEI PREREQUISITI

1. Vero .

2. In funzione del calore qH scambiato con la sorgente ad alta temperatura e il calore qL scam‑biato con la sorgente a bassa temperatura, il lavoro del ciclo si scrive w = qH - qL .

3. Il rendimento del ciclo di un motore termico in funzione del lavoro si scrive h = wqH, mentre in funzione dei calori qH e qL scambiati rispettivamente con le sorgenti ad alta e a bassa temperatura si esprime con h =  q q1 L H )(- .

4. Il ciclo di Carnot è un ciclo simmetrico perché è composto da trasformazioni (due adiaba‑tiche e due isoterme) che a due a due, alternativamente in modo da poter chiudere il ciclo, appartengono alla stessa famiglia .

5. In un ciclo simmetrico di vertici 1, 2, 3 e 4, il prodotto delle coordinate (n oppure p oppure T ) in due vertici non consecutivi è costante e quindi si ha per il volume massico n1n3 = n2n4, per la pressione p1p3 = p2p4 e per la temperatura T1T3 = T2T4 .

6. Falso .

7. Il potere calorifico inferiore LHV è il potere calorifico che viene misurato quando alla fine del processo di combustione l’acqua si trova allo stato di vapore .

8. c)

9. b), c)

10. Nella relazione T s q wd L∫ = + della trasformazione reale espressa dal secondo principio,

il calore di irreversibilità che il sistema riceve per effetto del lavoro delle resistenze passive è rappresentato da wL .

ESERCIZI

24.1

Dati noti: p1 = 0,1 MPa T1 = 288 K

24‑1: pp

p p0,5 MPa0,1 MPa

5 5 0,1 MPa 0,5 MPass

2

12 1b b= = = ⇒ = = × =

CAPITOLO 24 IMPIANTO MOTORE CON TURBINA A GAS10

A‑39: TT

T T 288 K 5 288 K 5 456 Kss

2

1

12 1

11,4 1

1,4 0,286b b= ⇒ = = × = × =g g g g) )( (- --

Dati noti: p3 ≡ p2s = 0,5 MPa T3 = 1170 K p4s ≡ p1 = 0,1 MPa

A‑39: TT

TT 1170 K

5

1170 K

5738 K

ss

3

4

14

31 1,4 1

1,40,286

bb

= ⇒ = = = =g gg g

))

((

-

- -

23‑6: w c T T 1,0035 kJ/(kg K) 456 K 288 K 168,6 kJ/kgs p sc 2 1 ) )( (= - = ⋅ - =

A‑70: w c T T 1,0035 kJ/(kg K) 1170 K 738 K 433,5 kJ/kgs p st 3 4 ) )( (= - = ⋅ - =

24‑2: 11

11

5

11

50,37

1 1,4 11,4

0,286h

b

= - = - = - =g

g- -

15‑1′: wq

w w

c T T

433,5 kJ/kg 168,6 kJ/kg

1,0035 kJ/(kg K) 1170 K 456 K

264,9 kJ/kg716,5 kJ/kg

0,37s s

p sH

t c

3 2

h ) )( (= =--

= -⋅ -

= =

24.2

11

11

4

11

40,33aria 1 1,4 1

1,40,286

h

b

= - = - = - =g

g- -

11

11

4

11

40,425elio 1 1,667 1

1,6670,400

h

b

= - = - = - =g

g- -

11

11

4

11

40,14propano 1 1,126 1

1,1260,112

h

b

= - = - = - =g

g- -

24.3

Dati noti: p1 = 0,1 MPa T1 = 288 K

24‑1: pp

p p0,5 MPa0,1 MPa

5 5 0,1 MPa 0,5 MPass

2

12 1b b= = = ⇒ = = × =

A‑39: TT

T T 288 K 5 288 K 5 548 Kss

2

1

12 1

11,667 1

1,667 0,4b b= ⇒ = = × = × =g g g g) )( (- --

ESERCIZI 11

Dati noti: p3 ≡ p2s = 0,5 MPa T3 = 1170 K p4s ≡ p1 = 0,1 MPa

A‑39: TT

TT 1170 K

5

1170 K

5615 K

ss

3

4

14

31 1,667 1

1,6670,4

bb

= ⇒ = = = =g gg g

))

((

-

- -

23‑6: w c T T 5,1926 kJ/(kg K) 548 K 288 K 1350 kJ/kgs p sc 2 1 ) )( (= - = ⋅ - =

A‑70: w c T T 5,1926 kJ/(kg K) 1170 K 615 K 2882 kJ/kgs p st 3 4 ) )( (= - = ⋅ - =

24‑2: 11

11

5

11

50,47

1 1,667 11,667

0,4h

b

= - = - = - =g

g- -

15‑1′: wq

w w

c T T

2882 kJ/kg 1350 kJ/kg

5,1926 kJ/(kg K) 1170 K 548 K

1532 kJ/kg3229,8 kJ/kg

0,47s s

p sH

t c

3 2

h ) )( (= =--

= -⋅ -

= =

24.4

24‑8: A FLHVq

10,96 43.500 kJ/kg

470 kJ/kg1 88 kg aria/kg combustibileb

H

h= - = × - =

24.5

24‑6: �P

m LHV12 MW

0,9 kg/s 42 MJ/kg0,32g

u

f

h = =×

=

24.6

24‑6: � �P m w mPw

30.000 kW125 kJ/kg

240 kg/su a u au

u

= ⇒ = = =

24‑8: ��

��

A Fmm

mmA F

240 kg/s89 kg aria/kg combustibile

2,7 kg/sa

ff

a= ⇒ = = =

24.7

23‑6: w w RTst c kJ/(I = =-

-

=

--( )g

gb g g

11

1 41 4 1

0 28711 ,

,, kkg K) K kJ/kg⋅ × -

=-( )300 10 1 280 81 4 1 1 4, , ,

23‑4: w c T T T Twc

1530 K180,8 kJ/kg

1,0035 kJ/(kg K)1250 Kp s s

pt 3 3 3 3

t)(= - ⇒ = - = -⋅

=′ ′II

24‑1: p3 = bp1 = 10 × 0,1 MPa = 1 MPa

CAPITOLO 24 IMPIANTO MOTORE CON TURBINA A GAS12

A‑37: pp

TT

pp

TT

s ss

s

3

3

3

3

1

33

3

3

′ ′

-( )′

′

=

⇒ =

g g

g g --( ) -( )=

=1 1 4 1 4 1

0 4931 MPa

1530 K1250 K

M, ,

, PPa

A‑39: TT

TT 1530 K

10792 K

ss

3

4

14

31 0,286

bb

= ⇒ = = =g gg g

))

((

-

-

23‑4: w c T T 1,0035 kJ/(kg K) 1250 K 792 K 459,6 kJ/kgp s st 3 4 ) )( (= - = ⋅ - =′II

24‑2: 11

11

100,482

1 0,286h

b= - = - =

g g)( -

24.8

24‑1: pp

0.5 MPa0.1 MPa

52

1

b = = =

A‑39: T T 288.2 K 5 456.6 Ks2 1

1 1.4 11.4b) )( (= = × =

gg- -

24‑3: T TT T

TT T

T456.6 K 288.2 K

0.80288.2 K 498.7 Ks s

c2 1

2 12

2 1

c1h

h=

--

⇒ =-

+ = - + =

23‑4: w c T T 1.0035kJ

kg K498.7 K 288.2 K 211.2

kJkgpc 2 1 ) )( (= - =

⋅- =

Figure 24.13: p p p p p p15 kPa 0.5 MPa 0.015 MPa 0.485 MPa2 3 3 2= - = ⇒ = - = - =

A‑39: T Tpps4 3

4

3

1173 20=

= ×

- 1gg

. K.1 MPa

0.485 MPa

=

-1 4 11 4.

.746.9 K

24‑3: T TT T

T T T T 1173.2 K 0.85 1173.2 746.9 K 810.8 Ks

st3 4

3 44 3 t 3 4h h ) )( (=

--

⇒ = - - = - - =

16‑5: w c T T 1.0035kJ

kg K1173.2 810.8 K 363.7

kJkgpt 3 4 ) )( (= - =

⋅- =

15‑1: w w w 363.7kJkg

211.2kJkg

152.5kJkgt c= - = - =


16‑5: q q c T T 1.0035kJ

kg K1173.2 498.7 K 676.9

kJkgpH 2 3 3 2) )( (= = - =

⋅- =

15‑1′: wq

152.5 kJ/kg676.9 kJ/kg

0.225H

h = = =


1. Il rapporto manometrico di compressione nel ciclo Brayton ideale 1 ⇒ 2s ⇒ 3 ⇒ 4s è b =  p p p ps s2 1 3 4= .

2. Vero .

3. Vero .

4. a), b), c)

5. Assegnati il calore fornito al ciclo Q⋅

H, la portata di combustibile m⋅f e il potere

calorifico inferiore del combustibile LHV, il rendimento del combustore si scrive

hb =  � �Q m LHVH f )( ⋅ .

6. Falso .

7. a), b)

8. Vero .

9. I cicli combinati gas-vapore sono cicli in cui il ciclo della turbina a gas viene accop‑piato a un ciclo a vapore .

10. Nel calcolo della potenza utile Pu dell’impianto motore con turbina a gas il lavoro utile wu viene moltiplicato per la portata d’aria m⋅

a, quando invece andrebbe mol‑tiplicato per la portata effettiva di gas (aria più combustibile: m⋅

a + m⋅f), perché

l’impianto lavora con eccessi d’aria molto alti dell’ordine di 50 ÷ 100 .

11. Vero .

12. Il rendimento globale hg dell’impianto motore con turbina a gas è la potenza utilePu diviso il prodotto della portata del combustibile m⋅

f per il suo potere calorifico

inferiore LHV P m LHVg u fh )( )(= ⋅� .

13. Falso .

14. Falso .

CAPITOLO 25 IMPIANTI A CICLO INVERSO E CLIMATIZZAZIONE14

25 IMPIANTI A CICLO INVERSO E CLIMATIZZAZIONE


1. Vero .

2. Un ciclo inverso è un ciclo percorso in senso antiorario che assorbe lavoro prelevando il calore qL dalla sorgente a bassa temperatura e cedendo il calore qH alla sorgente a alta temperatura .

3. Il coefficiente di prestazione COPF di un ciclo frigorigeno è uguale al rapporto tra calore qL e lavoro speso nel ciclo w .

4. Nel punto di intersezione tra entropia s = 1,7 kJ/(kg⋅K) e pressione p = 1,7 MPa sul dia‑gramma p‑h del refrigerante R134a, si leggono entalpia h = 425 kJ/kg, temperatura T = 60 °C e volume massico n = 11,5 m3/kg .

5. L’entalpia per vaporizzare 1 kg di acqua a 0 °C letta sulla Tabella A.3.1 è h = 2501,3 kJ/kg .

6. Il coefficiente di prestazione per un ciclo di Carnot inverso realizzato tra le temperature estreme TH = 50 °C e TL = 0 °C vale nel caso di una pompa di calore COPP = 6,5 e nel caso di un impianto frigorigeno COPF = 5,5 .

15‑4: COPT

T TCOP

TT T

323,14 K50 K

6,5273,14 K

50 K5,5P

H

H LF

L

H L

=-

= ≈ =-

= ≈

7. Vero . 8. Falso .

9. b) 10. Vero .

ESERCIZI

25.1

Tabella A.4.1, Mollier:

stato 1 (vapore saturo): T1 = - 20 °C  ⇒  p1 = 0,133 MPa, h1 = hg = 385,48 kJ/kg,

n1 = ng = 146,71 dm3/kg, s1 = sg = 1,737 kJ/(kg⋅K) ≈ 1,74 kJ/(kg⋅K)

stato 2 (vapore leggermente surriscaldato): T3 = + 40 °C  ⇒  pressione di saturazione p3 = p2 = 1,016 MPa ≈ 1,02 MPa; il punto 2 ≡ 2s viene individuato come intersezione dell’isen tropica s1 = 1,74 kJ/(kg⋅K) passante per 1 con la pressione p2 = 1,02 MPa; nel punto 2 ≡ 2s, T2 ≈ + 49 °C, h2 ≈ 427 kJ/kg

ESERCIZI 15

stato 3 (liquido saturo): T3 = + 40 °C  ⇒  h3 = hf = 256,11 kJ/kg

stato 4 (liquido‑vapore): espansione isentalpica: h3 = h4 = 256,11 kJ/kg

Riassunto delle proprietà: T1 = T4 = - 20 °C, p1 = p4 = 0,133 MPa, h1 = 385,48 kJ/kg, n1 = 146,71 dm3/kg, s1 = s2 = 1,737 kJ/(kg⋅K), T2 = + 49 °C, p3 = p2 = 1,016 MPa, h2 = 427 kJ/kg, T3 = + 40 °C, h3 = h4 = 256,11 kJ/kg

25‑1, 25‑2, 25‑3: COPqw

h hh h

385 256 kJ/kg

427 385 kJ/kg3,07 3,1F

L 1 4

2 1

))

((= = -

-=

-

-= ≈

25‑7: V⋅1 = m⋅ n1 = 0,04 kg/s × 146,7 dm3/kg = 0,0059 m3/s

25‑6, 25‑3: � �P m m h hw 0,04 kg/s 427 385 kJ/kg 1,68 kWid 2 1) )( (= = - = × - =

25.2

25‑2: qL = h1 - h4 = 385,48 kJ/kg - 256,11 kJ/kg = 129,37 kJ/kg

25‑6: Q⋅

L = m⋅ qL = 0,04 kg/s × 129,37 kJ/kg = 5,17 kW

25.3

25‑2: qL = h1 - h4 = 1440,6 kJ/kg - 351,5 kJ/kg = 1089,1 kJ/kg

25‑3: ws = h2 - h1 = 1703,9 kJ/kg - 1440,6 kJ/kg = 263,3 kJ/kg

25‑1: COPqw

1089,1 kJ/kg263,3 kJ/kg

4,14 4,1s

FL= = = ≈

25‑6: � � �Q mq mQq

70 kW1089,1 kJ/kg

0,064 kg/sL LL

L

= ⇒ = = =

25‑7: V⋅1 = m⋅ n1 = 0,064 kg/s × 0,5743 m3/kg = 0,037 m3/s

25‑6: Pid = m⋅ ws = 0,064 kg/s × 263,3 kJ/kg = 16,85 kW

25.4

25‑3: ws = h2s - h1 = 1668,9 kJ/kg - 1466,5 kJ/kg = 202,4 kJ/kg

25‑5: qH = h2s - h3 = 1668,9 kJ/kg - 440,6 kJ/kg = 1228,3 kJ/kg

25‑6: � � ��

Q mq mQq

1500 kJ/s1228,3 kJ/kg

1,221 kg/sH HH

H

= ⇒ = = =

25‑6: Pid = m⋅ ws = 1,22 kg/s × 202,4 kJ/kg = 246,93 kW ≈ 247 kW

23‑12: PP 247 kW

0,7352,8 kWa

id

ch= = =


25.5

Diagramma psicrometrico: Intersezione della verticale innalzata da T = 30 °C (sulle ascisse) e la retta inclinata con temperatura del bulbo umido T* = 25 °C .

x = 18 kg di vaporekg di aria secca f = 67%

25.6

Diagramma psicrometrico: Intersezione della verticale innalzata da T = 30 °C fino a incon‑trare l’orizzontale x = 10,6 g di vapore/kg di aria secca = 0,0106 kg di vapore/kg di aria secca .

T* = 20 °C; f = 40%; nda = 0,873 m3/kg; h = 57,5 kJ/kg di aria secca

25.7

Diagramma psicrometrico:

1) nT h x x80%, 5 °C 0,79mkg

, 16kJ

kg di aria secca, 4,3

g di vaporekg di aria secca1 1 da1

3

1 1 2f = = ⇒ = = = =

2) x x T h, 35 °C 13%, 46kJ

kg di aria secca2 1 2 2 2f= = ⇒ = =

25‑12: h T x T1,0035 2501 1,82 )(= ⋅ + ⋅ + ⋅ per verifica

h 1,0035 5 C 0,0043

kg di vaporekg di aria secca

2501 1,82 5 C 15,81kJ

kg di aria secca1 )(= × ° + × + × ° =

h 1,0035 35 C 0,0043


2501 1,82 35 C 46,15kJ

kg di aria secca2 )(= × ° + × + × ° =

�m

7,9 m /s

0,79 m /kg10

kgsda

3

3= =

� � �Q m q m h h 10kgs

46 16kJ

kg di aria secca300 kWda da 2 1) )( (= = - = × - =

25.8


1) nT h x x56%, 35 °C 0,9mkg

, 86kJ


g di vaporekg di aria secca1 1 da1

3

1 1 2f = = ⇒ = = = =

2) x x T h, 35 °C 98%, 75,5kJ

kg di aria secca2 1 2 2 2f= = ⇒ = =


ESERCIZI 17

h 1,0035 35 C 0,0198


2501 1,82 35 C 85,9kJ

kg di aria secca1 )(= × ° + × + × ° =

h 1,0035 25 C 0,0198


2501 1,82 55 C 75,5kJ

kg di aria secca2 )(= × ° + × + × ° =

�m

9,0 m /s

0,9 m /kg10

kgsda

3

3= =

� � �Q m q m h h 10kgs

86 75,5kJ

kg di aria secca105 kWda da 1 2) )( (= = − = × − =

25.9

Si tratta di un processo di saturazione adiabatica e quindi, una volta individuato il punto iniziale, il punto finale viene determinato spostandosi lungo una retta a entalpia costante sul diagramma fino a incontrare w2 = 8,6 g di vapore/kg di aria secca.


1) T h25 °C, 4,4g di vapore

kg di aria secca36

kJkg di aria secca1 1 1w= = ⇒ =


h 1,0035 25 C 0,0044


2501 1,82 25 C 36,29kJ

kg di aria secca1 )(= × ° + × + × ° =

2) h x T36kJ


g di vaporekg di aria secca

15 °C1 2 2= = ⇒ =

25.10

Diagramma psicrometrico: T = 24 °C, f = 50% ⇒ Intersection of the T (24 °C) vertical line with the f (50%) curve.

a) Interpolate between diagonal T* lines; read T* = 17 °C.

b) Follow the horizontal line to the right until it intersects the humidity ratio; read x = 9 g of moisture/kg of dry air.

c) As the same diagonal line is used for wet bulb temperature and enthalpy, follow the diagonal line to the left until it intersects the enthalpy scale; read h = 45 kJ/kg of dry air.

d) Interpolate between diagonal specific volume lines; read nda = 0.855 m3/kg.

e) Follow the horizontal line to the left until it intersects the dew point scale; read Td = 13 °C.

f) The saturation pressure (Table A.3.1) corresponding to the saturation temperature Td = 13 °C is pws = 1.5 kPa.



1. Il freon non viene più utilizzato come fluido frigorifero perché contiene cloro .

2. Vero .

3. Un fluido frigorifero estremamente interessante perché ha un potenziale di deple‑zione dell’ozono nullo (ODP = 0) e un potenziale di riscaldamento globale molto basso (GWP = 1), quando confrontato con gli altri fluidi frigoriferi, è il biossido di carbonio .

4. a), c), d)

5. c)

6. Falso .

7. Il coefficiente di prestazione della pompa di calore è uguale al coefficiente di pre‑stazione del ciclo frigorigeno aumentato di 1 .

8. d)

9. Lo studio della miscela aria-vapore richiede la conoscenza del significato di tre diverse temperature: temperatura del bulbo secco, temperatura del punto di rugiada e temperatura del bulbo umido .

10. Vero .

11. Nel ciclo ideale frigorigeno a compressione di vapore le trasformazioni sono: 1 ⇒ 2 compressione, 2 ⇒ 3 condensazione, 3 ⇒ 4 espansione, 4 ⇒ 1 vaporizzazione .

12. Il ciclo reale frigorigeno a compressione di vapore differisce dal ciclo ideale prin‑cipalmente a causa della caduta di pressione (che il fluido incontra nel muoversi all’interno delle tubazioni che collegano i vari elementi dell’impianto) e per il tra‑sferimento di calore (verso oppure dall’esterno) .

13. Falso .

14. In un diagramma p‑h sono tracciate le linee dove le seguenti grandezze mantengono un valore costante: entropia, temperatura, titolo e volume massico .

15. La relazione che lega tra loro la temperatura di bulbo secco T, la temperatura di bulbo umido T* e la temperatura del punto di rugiada Td è: T T T*d aria non satura

< <

per aria non satura e T T T*d aria satura= = nel caso di aria satura .


26 PROPULSIONE AEROSPAZIALE


1. Falso .

2. Il numero di Mach è il rapporto tra la velocità locale del fluido v e la velocità del suono c corrispondente ai valori di pressione e massa volumica che esistono nel punto dove viene misurata v .

3. b)

4. Note pressioni e temperature iniziali e finali dell’espansione isentropica 1 ⇒ 2 e indicato con g il rapporto delle capacità termiche a pressione e a volume costante, l’espressione della

temperatura finale è T T p p2 1 2 11)(= g g)( - .

5. In un condotto scorre dell’aria con velocità v = 300 m/s e temperatura T = 305 K . La velocità

del suono vale c T20,04 20,04 305 K 350 m/s= = × = e il flusso è subsonico perché il

numero di Mach è vM c 300 m/s 350 m/s 0,86) )( (= = = .

ESERCIZI

26.1

26‑2: v v vv

� � �F m F m mF

030.000 N850 m/s

35,29kgs

35,3kgsa e 0 a e a

e) )( (= - = = - ⇒ = = = ≈

17‑13: ��

��

A Fmm

mmA F

35,3 kg/s40

0,88 kg/sa

ff

a= ⇒ = = =

26.2

26‑2: v vv v

� �F m mF 44.000 N

983 250 m/s60,0 kg/sa e 0 a

e 0) ) )( ( (= - ⇒ =

-=

-=

26‑5′: v vI 983 m/s 250 m/s 733 m/sa e 0= - = - =

CAPITOLO 26 PROPULSIONE AEROSPAZIALE20

26.3

Esempio 26.2: F m BPR= -( ) + -( )

= -( )� a1 e 0 V 0

kgs

ms

v v v v 40 0 745 200, ++ -( )

=5 300 200

ms

41,8 kN

17‑13: ��

��

A Fmm

mmA F

40,0 kg/s36

1,11 kg/sa

ff

a1= ⇒ = = =

26‑16: �

TsfcmF

1,11 kg/s0,0418 MN

26,5kg/sMN

f= = =

26‑8: vP F 41,8 kN 200 m/s 8,36 MWprop 0= = × =

26‑14: �

P

P

P

m LHV8,36 MW

1,11 kg/s 43,5 MJ/kg0,173g

prop

disp

prop

f

h = =⋅

=×

=

26.4

26‑17: v v

TsfcLHV Tsfc LHV

280 m/s

40kg/sMN

43,5MJkg

0,16090

gg

0

hh=

⋅⇒ =

⋅=

×=

26.5

A‑39: T Tpp

T2 12

1

1

1

1 1 4 1120=

= = ×

-( ) -( ) -g g

g gb 288 K.

.44 0 28620= × =288 K 678.4 K.

Example 26.4: T T T T 1500 K 678 288 K 1110 KA 3 2 1 ) )( (= - - = - - =

A‑37: p pTTA

A 2 MPa1110 K1500 K

=

= ×

-( )

33

1

1gg

..

..4

1 4 13 5

0-( ) = ×

=2 MPa

1110 K1500 K

.697 MPaa

A‑39: T Tpp4

4

1

=

= ×

-( )A

A

1110 K0.1 MPa

0.697 MPa

g

g

= × =

-1 4 11 4 0 2860 143

.. ..1110 K 637 K

26‑20: v c T T2 2 1003.5J

kg K1110 637 K 974

mspe 0 ) )( (= - = ×

⋅× - =

26‑2: vv

� �F m mF

030,000 N

974 200 m/s38.76 kg/sa e a

e) )( (= - ⇒ = =

-=


26.6

26‑22: vI c T2 2 5192,6J

kg K2000 K 4557

mspsp e,max 0= = = ×

⋅× =

26.7

26‑8: vP F 40 kN 220 m/s 8800 kWprop 0= = × =


1. a), b)

2. Due tipici propellenti liquidi usati su un endoreattore chimico bipropellente sono ossigeno e idrogeno .

3. Falso .

4. Il consumo specifico della spinta è il rapporto tra il consumo di combustibile nell’u‑nità di tempo e la spinta; si misura perciò in (kg/s)/MN .

5. L’impulso specifico Isp di un endoreattore è uguale a la velocità di efflusso dei gas combusti che escono dall’ugello ve .

CAPITOLO 27 MOTORI ALTERNATIVI A COMBUSTIONE INTERNA22

27 MOTORI ALTERNATIVI A COMBUSTIONE INTERNA


1. a), d)

2. Calcolare: sin 30° = 0,5, tan 45° = 1, cos 60° = 0,5 .

3. Vero .

4. Vero .

5. Il rapporto relativo aria/combustibile l è il rapporto tra il valore effettivo di AF e il valore stechiometrico di AF .

6. Nella trasformazione a volume costante 1 ⇒ 2 il calore scambiato in funzione della tempe‑ratura vale q c T T .V1 2 2 1)(= -

7. Falso .

8. Vero .

9. Falso .

10. Nella trasformazione a pressione costante 1 ⇒ 2 il calore scambiato in funzione della tem‑peratura vale q c T T .p1 2 2 1)(= -

ESERCIZI

27.1

Paragrafo 27.2.1: VVz

1,995 dm4

0,4987 dmdt

33= = =

27‑2: VDs

c

s sV

dd

= π =π

⇒ =

( )π

= ×2

2

23

4

1 05

4

4 1 05 4 0 498, , , 77 10 1 0589

6 2 0 333× ×

π

=mm

mm,

,

27‑5: v sn2 2 0,089 m 90 giri/s 16 m/sm = = × × =

ESERCIZI 23

27.2

27‑1: s r rs

22

136 mm2

68 mm= ⇒ = = =

Paragrafo 27.2.1: VVz

10 dm6

1,667 dmdt

33= = =

27‑3: VV

VV

11

11,667 dm

16 10,111 dm

cc

33ε

ε= + ⇒ =

-= +

-=

27‑2: VDs D

Vs

= π ⇒ =π

= × ×π ×

=

2 6 30 5

44 4 1 667 10

136,

,mm

mm1125 mm

27.3

27‑6: hε

g

id,Otto = -

= -

= -

- -

11

1110

1110

1 1 4 1,

=

0 4

0 602,

,

27.4

��m V 5,4 cm /s 0,741 g/cm 4 g/sf f f

3 3r= = × =

27‑10: �

bsfcmP

4 g/s

45 10 MW88,9 g/MJ 320 g/kW hf

b3

= =×

= = ⋅-

27‑9: P

m LHV

45 kW

4 10 kg/s 44 10 kJ/kg0,255 oppuref

b

f3 3

h = =× × ×

=-�

27‑11: bsfc LHV

1 1

88,9 10 kg/MJ 44 MJ/kg0,255f 3

h = =× ×

=-

27.5

27‑16: PP

PP 45 kW

0,856 kWm

b

ii

b

m

hh

= ⇒ = = =

27.6

27‑5: vv

sn sn

sD

Ds

22

7,3 m/s2 1,659 giri/s

2,2 m 2200 mm

3,6653,665

2200 mm3,665

600 mm

mm= ⇒ = =

×= =

= ⇒ = = =


27‑2: VD

s4

0,6 m

42,2 m 0,622 m 622 dmd

22

3 3)(= π =

π= =

27‑15′: P bmepVnK

bmep zVnK

1,7 10 Pa 8 0,622 m1,659 giri/s

1

14,03 10 W 14 MW

b t d6 3

6

)()(= = = × × × =

= × =

27.7

27‑12′: �m VnK

0,9 1,2 kg/m 0,002 m60 giri/s

20,0648 kg/sa v a

3 3h r= = × × =

27.8

27‑13: PLHVA F

VnK

0,30 0,88 1,2 kg/m44.000 kJ/kg

15,5kg aria

kg combustibile

0,0018 m70 giri/s

256,7 kW

b f v a t

3 3

h h r= =

= × × =

I

PLHVA F

VnK

0,28 0,85 1,2 kg/m44.000 kJ/kg

15,5kg aria

kg combustibile

0,001 m83,3 giri/s

233,8 kW

b f v a t

3 3

h h r= =

= × × =

II

27.9

27‑15′: P bmepVnK

bmepP

VnK

b tb

t

33.800 W

m8

= ⇒ =

=0 001 3,

33,3 giri/s Pa MPa

2

810 000 0 81= =. ,

27‑8: MPn2

33.800 W2 83,3 giri/s

64,5 N mb=π

=× π ×

= ⋅

27.10

27‑15″: M bmepVK2

1,7 10 Pa5,0 m

2 11,35 MN mt 6

3=

π= ×

× π ×= ⋅

ESERCIZI 25

27.11

27‑8: MP

n265.000 W

2 50 giri/s207 N mb,max=

π=

× π ×= ⋅

27‑8: P nM2 2 23,3 giri/s 265 N m 38,8 kWb max= π = × π × × ⋅ =

27.12

27‑10: �

�bsfcmP

m bsfcP 56 g/MJ 0,3 MW 16,8 g/sf

bf b= ⇒ = = × =

27‑9: � � �Q m LHVP

Q0,0168 kg/s 43.300 kJ/kg 727,5 kW

300 kW727,5 kW

0,41H f fb

H

h= ⋅ = × = ⇒ = = =

27.13

Table A.8: LHVisooctane = 44 .6 MJ/kg; LHVgasoline = 44 MJ/kg; LHVmethanol = 19 .7 MJ/kg

27‑11: bsfc LHV

bsfcLHV

1 1f

f

hh

=⋅

⇒ =⋅

bsfc1

0.3 44 kJ/g0.0757

gkJ

0.0757g

kJkWh

3600 kJ

0.0757 3600g

kWh273

gkWhgasoline =

×= = = × =

bsfc

10.3 44.6 kJ/g

0.0746g

kJ3600

1kWh/kJ

268 g/kWhisooctane =×

= × =

bsfc

10.3 19.7 kJ/g

0.169g

kJ3600

1kWh/kJ

608 g/kWhmethanol =×

= × =

27.14

12‑17:

� � ��

�Q m c T mQc T

V31,4

kJs

5 K 4,18kJ

kg K

1,5kgs

1,5dm

scoolant coolant coolant coolantcoolant

coolantcoolant

3= ⇒ = =

×⋅

= ⇒ =

v

�A

V 1,5 10ms

2,1ms

7,14 10 mcoolant

coolant

33

4 2= =×

= ×-

-

d

A4 4 7,14 10 m30 mm

4 2=

π= × ×

π=

-


27.15

27‑11: bsfc LHV

1 1

56g

MJ43,3 10

MJg

0,41f3

h =⋅

=× ×

=-

27.16

12‑17: � �Q m c T 2kgs

4,18kJ

kg K6 K 50,16

kJscoolant coolant coolant= = ×

⋅× =

27.17

12‑17: � �Q m c T 0,525kgs

1,0035kJ

kg K95 K 50,05

kJspintercooler a a= = ×

⋅× =

27.18

12‑17: � �Q m c T 0,104kgs

1,2kJ

kg K820 20 K 99,84

kJspexh exh exh )(= = ×

⋅× - =

27.19

27‑1: s r rs r

l= ⇒ = = = = = =2

2 230 4

60,8 mm mm

30,4 mm110,1 mm

, l 00 276,

A

D= =( )

=π π22

2

4 49852

112 mm mm

27‑2: V Vz Aszt = = = × × = =9852 60 8 1 198 003 1 192 3 mm mm 2 mm, . . , 88 3 dm

Paragrafo 27.11: m K Valt,tot tkg

dm dm kg= ⋅ = × =1 2 1 198 1 438

33, , ,

m

m

zaltalt,tot 1,438 kg

kg= = =2

0 719,

1‑16: w = = × × =260

2 95994 8

π πn 00 giri/min60 s/min

rad/s,

27‑25: a rm 2

rads

mm

s= =

× =w2

2

994 8 0 0304 30 085, , .


27‑28: a r≅ + ( )

= × + ×w θ l θ2 2 30 085 12 0 276cos cos . cos , c

m

s°

2oos .24 37 013°

m

s2( ) =

27‑30: F m a pFA

0,719 kg 37.013m

s26.612 N

26.612 N

9852 mm2,7

N

mmalt alt 2 in

alt2 2

= - = - × = - ⇒ = = - = -

27‑32: p p peff gas in MPa MPa MPa= + = - =9 6 2 7 6 9, , ,

27‑32: F p A= = × =eff 2

N

mm mm kN6 9 9852 682,


1. b)

2. Falso .

3. Il ciclo misto (di Sabathé o di Seileger) tenta di riprodurre il processo di combustione del motore mediante due fasi, la prima a volume costante e la seconda a pressione costante .

4. Vero .

5. Quando il rapporto relativo aria/combustibile l assume un valore inferiore a 1 la miscela è ricca; quando invece l assume un valore superiore a 1 la miscela è povera .

6. Vero .

7. La cilindrata unitaria V è la differenza tra volume massimo e volume minimo spazzato dal pistone .

8. Il volume minimo del cilindro viene chiamato volume di spazio morto .

9. La velocità media del pistone vm [m/s] in funzione della corsa s [m] del pistone e della velocità di rotazione n [giri/min] è v sn 30.m =

10. Falso .

11. Le prime due misure da farsi sul motore montato al banco sono momento M del motore in funzione della velocità di rotazione n e portata di combustibile �m .f

12. Assegnati cilindrata V e numero di cicli nell’unità di tempo n K, scrivere le espres‑sioni della potenza utile Pb e della coppia M in funzione della pressione media effettiva bmep: P bmep V n Kb )(= ⋅ e M bmep V K2 .)(= ⋅ π


13. Falso .

14. Il rendimento meccanico hm, espresso come rapporto di potenze, è il rapporto tra potenza utile e potenza indicata oppure, espresso come rapporto delle pressioni medie, è il rapporto tra pressione media effettiva e pressione media indicata .

15. Falso .

16. Il piano quotato del consumo specifico di combustibile riporta le curve di isoconsumo su un diagramma che ha in ordinate la pressione media effettiva e in ascisse la velocità di rotazione del motore .

17. Il vincolo principale del motore ad accensione comandata è quello di non superare a fine compressione un valore massimo di pressione oltre il quale si verifica l’au‑toaccensione della miscela .

18. Il vincolo principale del motore ad accensione per compressione è quello di non superare un valore della pressione massima del ciclo oltre il quale non è più pos‑sibile contrastare l’aumento delle sollecitazioni meccaniche con un adeguato irro‑bustimento delle masse in moto alterno del motore .

19. a), c)

20. Un inquinante tipico emesso dai motori ad iniezione diretta e in particolare dai motori ad accensione per compressione è il particolato (PM) .

21. Vero .

22. Le canne cilindro riportate possono essere a secco oppure in umido .

23. Il bottone di manovella (o testa di biella) è dotato di moto rotatorio, mentre lo spi‑notto (o piede di biella) è dotato di moto alterno .

24. b)

25. b)


28 COMPLEMENTI DEI MOTORI ALTERNATIVI A C .I .


1. Il numero di ottano è un indice della resistenza del combustibile a la detonazione .

2. c), e)

3. Vero .

4. Vero .

5. L’iniezione pilota di combustibile avviene con elevato anticipo rispetto all’iniezione principale e permette di ridurre drasticamente il rumore di combustione all’avvia‑mento e a bassi regimi di rotazione.

6. Il ricircolo dei gas combusti (EGR) è il mezzo più efficace per ridurre all’interno della camera di combustione gli ossidi di azoto .

7. L’elemento che più ha caratterizzato l’evoluzione tecnologica del motore a combu‑stione interna è la riduzione della cilindrata (downsizing) con un forte incremento della densità di potenza .

8. Il ciclo per la valutazione delle emissioni delle autovetture sul banco a rulli dina‑mometrico riproduce la velocità del veicolo [km/h] in funzione del tempo di percor‑renza [s] .

9. Vero .

10. Falso .

CAPITOLO 29 GESTIONE DELLA MACCHINA E PROPULSIONE IBRIDA30

29 GESTIONE DELLA MACCHINA E PROPULSIONE IBRIDA


1. La potenza elettrica è il prodotto della tensione per l’intensità di corrente e si misura in watt .

2. Un gasolio ha un potere calorifico inferiore LHV = 43,1 MJ/kg e un contenuto di carbonio in massa C = 86,1% . La quantità di CO2 mCO2 emessa nella combustione riferita alla massa di combustibile mf e al suo potere calorifico LHV valgono rispettivamente m mCO2 f = 3,16 ed m LHVCO2 = 73,32 .

Paragrafo 17.5: mm

mLHV

3,667kg CO

kg C0,861

kg Ckg gasolio

3,16kg CO

kg gasolio

3,16kg CO

kg gasolio

43,1MJ

kg gasolio

3.160g CO

kg gasolio

43,1MJ

kg gasolio

73,32g CO

MJ

CO2

f

2 2

CO2

2 2

2

= × =

= = =

3. Per convertire i MJ in kWh occorre dividere per 3,6 .

4. Falso .

5. a), b), c)

6. La resistenza elettrica R di un conduttore percorso dalla corrente I = 0,5 A sotto una tensione

V = 220 V vale R 220 V 0,5 A 440 .) )( (= =

7. Vero .

8. Le macchine elettriche sono dispositivi atti a convertire energia elettrica in energia mecca‑nica, energia meccanica in energia elettrica o a modificare le forme dell’energia elettrica. Per macchina elettrica statica si intende una macchina in cui non sono presenti organi meccanici in movimento, mentre per macchina elettrica rotante si intende una macchina in cui l’energia viene trasmessa attraverso un asse rotante .

9. Descrivere la funzione di ciascuna delle seguenti macchine elettriche statiche distinguendo tra operazioni in corrente continua (DC) e in corrente alternata (AC) .

Chopper: convertitore DC/DC che permette di passare da una tensione fissa a una tensione regolabile;

Convertitore AC/AC: la tensione alternata in ingresso viene modificata in uscita sia in ampiezza che in frequenza;

Inverter: convertitore DC/AC che, diversamente dal chopper, può regolare la tensione alter‑nata in uscita sia in ampiezza che in frequenza;


Raddrizzatore: convertitore AC/DC, che trasforma una tensione alternata in tensione con‑tinua regolabile in ampiezza;

Trasformatore: la tensione in ingresso variabile con una determinata frequenza viene tra‑sformata in una tensione in uscita di diversa ampiezza ma con la stessa frequenza .

10. Descrivere la funzione di ciascuna delle seguenti macchine elettriche rotanti .

Generatore: l’energia meccanica di un albero rotante viene convertita in energia elettrica; si chiama dinamo se genera una tensione continua e alternatore se genera una tensione variabile sinusoidale;

Motore: l’energia elettrica entrante viene trasformata in energia meccanica fornita da un asse meccanico rotante; il motore elettrico può essere a corrente continua oppure a corrente alternata, sincrono [http://it.wikipedia.org/wiki/Motore_sincrono] o asincrono [http://it.wikipedia.org/wiki/Motore_asincrono] .


1. I tre elementi che caratterizzano la catena di gestione di una macchina o di un impianto sono sensori, unità centrale e attuatori .

2. Citare alcuni dei principali parametri che devono venire rilevati dai sensori al fine della gestione di un motore ad accensione comandata: carico motore, temperatura del fluido di raffreddamento e dell’aria nel collettore di aspirazione, posizione angolare dell’albero motore e giri motore, rapporto aria/combustibile e detonazione .

3. Citare quali sistemi devono essere azionati dagli attuatori nella gestione di un motore ad accensione comandata: iniezione del combustibile, accensione e angolo di apertura della farfalla .

4. Vero .

5. Falso .

6. Nel veicolo ibrido il sistema di stoccaggio dell’energia per il motore termico è rappre‑sentato da il serbatoio del combustibile e per il motore elettrico da il pacco batterie .

7. I componenti principali dell’ibrido-serie sono serbatoio di combustibile, motore termico, alternatore, inverter, batteria e motore elettrico .

8. Falso .

9. b)

10. Vero .

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