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, 013 10 h = = = 10, 33 m ρ g 1000 9, 81 5
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, 835 3 4 = 1, 835 2 ρ g m Dall altezza cinetica espressa in metri così trovata si calcola la velocità: v= 2 g1, 835 = 6 m s
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.
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.
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.
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.