5. Indicare quale figura rappresenta i triangoli di velocitá di uno stadio di turbina assiale a reazione (χ =0.5) ideale, simmetrico ed ottimizzato:

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1 Nome Cognome Matr. 1. Il rischio di cavitazione in una turbopompa é maggiore nella seguente condizione: basse perdite nel condotto di aspirazione posizionamento sotto battente della pompa elevate perdite nel condotto di aspirazione elevata pressione nel serbatoio di aspirazione. Due punti di funzionamento di una pompa centrifuga sulla medesima curva caratteristica sono in similitudine idraulica tra di loro sono caratterizzati da velocitá periferiche diverse possono avere lo stesso rendimento ma non sono in similitudine idraulica hanno sempre lo stesso rendimento e sono sempre in similitudine idraulica 3. Aumentando la portata di acqua smaltita da una pompa con pale all indietro, cosa succede alla prevalenza da essa erogata? Rimane costante Aumenta Diminuisce Varia periodicamente 4. Tra le seguenti trasformazioni di compressione, qual é quella che, a paritá di rapporto di compressione, richiede il minimo lavoro: Isoterma Isentropica Politropica con n > 1.4 Adiabatica reale 5. Indicare quale figura rappresenta i triangoli di velocitá di uno stadio di turbina assiale a reazione (χ =0.5) ideale, simmetrico ed ottimizzato: w w 1 v 1 w v w 1 v 1 v u u 1 u u 1 w v w 1 v 1 w v w 1 v 1 u u 1 u u 1

2 6. Nell ipotesi di lavoro positivo se entrante indicare quale delle seguenti affermazioni é vera se riferita ad uno stadio di compressore (0-1 rotore, 1- statore): h 0 + l = h h o 0 = h o h o 0 + l = h o h 0 = h 7. Il rendimento di un ciclo semplice di turbina a gas ideale puó essere espresso con la seguente formula: η = 1 η = 1 + β θ η = β θ η = 1 1 β θ 8. Nell ipotesi di lavoro uscente positivo e di diametro medio costante, quale delle seguenti relazioni vale se applicata alla schiera rotorica (1 monte rotore, valle rotore) di una turbina a vapore assiale? h 1 + u 1 = h + u h 1 + w 1 + v 1 = h + w + v h 1 + w 1 = h + w h 1 + v 1 = h + v 9. Per quale motivo gli stadi ad azione nelle turbine a vapore sono collocati all inizio dell espansione? Assicurano i rendimenti piú alti tra le varie tipologie di stadi assiali Assicurano elevati salti entalpici, anche se a scapito di rendimenti mediamente piú bassi Consentono lo smaltimento di elevate portate volumetriche Non hanno bisogno di regolazione 10. Gli stadi di bassa pressione nelle grandi turbine a vapore: Sono svergolati per seguire la variazione di velocitá periferica lungo l altezza di pala Assicurano elevati salti entalpici anche se a scapito di rendimenti mediamente piú bassi Hanno problemi di corrosione Non hanno problemi di erosione

3 ESERCIZIO 1 Una turbina Francis è alimentata con una portata Q = 35 m 3 /s, da un salto geodetico tra i due bacini (entrambe a pressione atmosferica) di 350 m attraverso una condotta ideale, è posta ad una quota di 4 m al di sopra del bacino di valle ed ha scarico dal rotore puramente assiale. Lo scarico della macchina è connesso al bacino di valle da un diffusore la cui sezione di scarico è pari a S OUT = 7 m, e che genera perdite di carico distribuite pari a 10 quote cinetiche (valutate sulla sezione di scarico). La macchina non è adiabatica ed il fluido, nell attraversamento della turbina, assorbe dall esterno una potenza termica di 15 MW; un rilievo sperimentale mostra un incremento di temperatura di 0. C tra la flangia di ingresso e quella di scarico della macchina (il diffusore è escluso). a) Si richiede di determinare la potenza meccanica prodotta dalla macchina, e la sua efficienza idraulica, dopo avere opportunamente definito il salto motore di riferimento b) Sapendo inoltre che: Sezione di scarico della turbina: m Differenza di pressione tra scarico turbina e punto di minima pressione pari a 0.1 bar La somma Pv + Psol è pari a 0.05 bar Si calcoli la massima quota di installazione a cui potrebbe essere posta la macchina ESERCIZIO Un impianto di produzione dell'energia elettrica opera mediante un ciclo Joule semplice. Noti i seguenti dati: - pressione e temperatura all'ingresso del compressore 1 bar Abs e 5 C - rapporto di compressione pari a 0 - temperatura di ingresso in turbina pari a 1500 C - portata di aria: 150 kg/s - rendimento isoentropico compressore e turbina: rendimenti meccanici compressore e turbina: rendimento elettrico: Efficienza del combustore: Potere calorifico del combustibile: 44 MJ/kg - proprietà dell'aria: k = 1.4, MM aria =8.8 kg/kmol - proprietà dei gas combusti: k = 1.35, MM gas,comb = 8.6 kg/kmol - turbina a quattro stadi con identico salto entalpico isoentropico, ottimizzati e con grado di reazione pari a 0.5 Si chiede di determinare: a) Il rapporto aria-combustibile mediante bilancio al combustore b) La potenza elettrica prodotta dall'impianto ed il rendimento dell impianto c) Il numero di stadi del compressore assiale, ipotizzando che ognuno di essi abbia rapporto di compressione pari a 1. d) La pressione statica allo scarico dello statore del primo stadio di turbina, ipotizzando trascurabile la velocità al suo ingresso ed eventuali effetti di recupero

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