PROBLEMA 1. Soluzione

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Evaristo Roberto
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1 PROBLEMA 1 Prendendo come riferimento la pressione atmosferica di 1013 mbar agente sulla superficie libera di un corso d acqua, risulta che la pressione idrostatica sott acqua raddoppia a una profondità di 10,33 m dal pelo libero. Vero also Si applica la [1.4] della legge di Stevin ponendo a primo membro l affondamento h ed esprimendo la pressione in pascal: L affermazione è pertanto vera. p 1, h = = = 10, 33 m ρ g , 81 5

pelo libero. Vero also Si applica la [1.

2 PROBLEMA 2 In una condotta orizzontale in cui scorre un liquido in pressione, il carico idraulico totale è H = 8,835 m, l altezza geometrica vale 3 m, mentre l altezza piezometrica vale 4 m. Calcolare la velocità v del liquido. v = Si applica la [1.9] del teorema di Bernoulli ponendo in evidenza a primo membro l altezza cinetica: 2 vg H z p = = 8, = 1, ρ g m Dall altezza cinetica espressa in metri così trovata si calcola la velocità: v= 2 g1, 835 = 6 m s

3 PROBLEMA 3 Nelle pompe centrifughe, dopo aver abbandonato il rotore, il fluido attraversa lo statore subendo una riduzione di velocità con conseguente aumento della pressione; ciò avviene in ottemperanza a quanto prescritto: a) dalla formula di Stevin; b) dal principio di Pascal; c) dal teorema di Bernoulli; d) dal principio di Archimede. Le trasformazioni energetiche che avvengono nell ambito di una corrente liquida in pressione sono espresse dal teorema di Bernoulli risposta c), la cui formula è la [1.4]; nello statore delle pompe centrifughe la corrente subisce una riduzione di altezza cinetica, cioè di velocità, con conseguente incremento di altezza piezometrica, ovvero di pressione: ciò si spiega per il fatto che lo statore presenta una sezione crescente, detta appunto a chiocciola, cosicché la corrente, transitando lungo una sezione crescente in modo graduale, sia costretta a rallentare. L equazione di continuità afferma che la portata volumica (ovvero il prodotto sezione velocità) risulta R sempre costante all interno di qualunque condotta.

Le trasformazioni energetiche che avvengono nell ambito di una corrente liquida in pressione sono espresse dal teorema di Bernoulli risposta c), la cui formula è la [1.

4 PROBLEMA 4 Il principio di funzionamento dell eiettore si basa su: a) un fluido pressurizzato che svolge la funzione di trascinamento; b) il moto rettilineo alternativo di uno stantuffo; c) la forza centrifuga impressa al fluido da una girante rotante ad alta velocità; d) l ingranamento di due viti o di due ruote dentate. La risposta giusta è la a) in quanto l eiettore è un particolare tipo di pompa priva di organi meccanici mobili: il suo funzionamento si basa sul tubo di Venturi. Un fluido pressurizzato (per esempio il vapore acqueo) viene fatto passare all interno di un tubo di Venturi e nella sezione minima subisce un aumento di velocità, a fronte di una riduzione di pressione, quanto basta per richiamare un secondo liquido (per esempio acqua), che viene aspirato dalla depressione e pompato a valle. L eiettore trova impiego negli impianti in cui non è possibile montare una pompa convenzionale oppure in R cui la pompa deve essere frequentemente spostata di posizione: è il caso dei sistemi di svuotamento di pozzi e miniere e per l alimentazione della caldaia nelle locomotive a vapore.

La risposta giusta è la a) in quanto l eiettore è un particolare tipo di pompa priva di organi meccanici mobili: il suo funzionamento si basa sul tubo di Venturi.

5 PROBLEMA 5 Descrivere la forma che devono avere le pale delle turbine Pelton, rancis, Kaplan. 1) 2) 3) Le pale hanno forme diverse: la pala della turbina Pelton, ad azione, ha la forma di cucchiaia; la pala della turbina rancis, a reazione, ha profilo circa alare, concavo ed è orientata radialmente con uno sviluppo assiale più pronunciato al diminuire del salto utile; la girante della turbina Kaplan, pure a reazione, ha la forma di elica, con poche pale ad ampia superficie, generalmente tre o quattro. Nell elica Kaplan le pale sono orientabili, allo scopo di ottimizzare il rendimento in funzione delle oscillazioni di portata. L orientamento simultaneo delle pale intorno al loro mozzo è ottenuto mediante un mec- R canismo ubicato all interno del bulbo.

orientata radialmente con uno sviluppo assiale più pronunciato al diminuire del salto utile; la girante della turbina Kaplan, pure a reazione, ha la forma di elica, con poche pale ad ampia

6 PROBLEMA 6 Illustrare sinteticamente i misuratori di portata di tipo volumetrico. Questa tipologia di misuratori si basa sul movimento di organi mobili interni (capsulismi) o esterni (elica), posti in rotazione dalla portata del fluido; essi sono, in particolare, i mulinelli e i contatori. Spesso è presente un organo a dischi rotanti, ognuno dei quali riporta i numeri naturali dallo 0 al 9 in modo da rendere comoda e immediata la lettura del volume misurato. Le principali applicazioni consistono nei misuratori di portata nei fiumi, nei contatori domestici dell acqua R e del gas, nelle pompe di benzina e nei contatori posti sulle autobotti per il trasporto di combustibili liquidi.

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