Il rendimento globale di un impianto di turbina a vapore è:

La portata in massa attraverso un ugello semplicemente convergente, adattato e che espande un gas con massa molecolare 𝑴𝒎 dalle condizioni di monte (𝒑°𝟎, 𝑻°𝟎) alle condizioni di valle (𝒑𝟐, 𝑻𝟐), dipende da quale dei seguenti parametri?

Si consideri il moto stazionario di una portata d’aria attraverso un ugello CON-DIV ideale e per cui si verifica un urto retto nel tratto divergente. Quali delle seguenti affermazioni circa l’evoluzione della pressione statica lungo la porzione di ugello a valle dell’urto retto è corretta?

Sul diagramma di Mollier, un’espansione di un gas attraverso una valvola di laminazione (trascurando le sue variazioni di energia cinetica) può essere rappresentata come:

Si consideri una portata d’aria (subsonica) attraverso un condotto a sezione costante, con coefficiente di attrito trascurabile. Aumentando la potenza termica fornita al fluido (riscaldamento) da zero ad un valore tale per cui nella sezione di uscita venga raggiunto 𝑴𝒂=𝟏, quale delle seguenti affermazioni è vera?

Rendendo rigenerativo un impianto di turbina a gas semplice, quale delle seguenti affermazioni NON è vera?

In un impianto a ciclo combinato gas-vapore, quale delle seguenti affermazioni riguardo il generatore di vapore a recupero è corretta?

Si consideri un impianto di turbina a gas a ciclo semplice e un impianto di turbina a vapore rigenerativo. Cosa si può dire circa le massime temperature raggiunte dal gas (𝑻𝟑) e dal vapore (𝑻𝑶) nei rispettivi cicli?

In un impianto a ciclo combinato gas-vapore, quale delle seguenti macchine assorbe più potenza, incidendo negativamente sul rendimento globale dell’impianto?

Si consideri lo stadio intermedio di una turbomacchina assiale schematizzato in figura, al diametro medio, per cui la componente assiale di velocità rimane costante. Sapendo che lo stadio lavora in condizioni di progetto, quale delle seguenti affermazioni NON è corretta?

Si consideri uno stadio intermedio di una turbina a gas assiale, multistadio e a reazione. Quale delle seguenti affermazioni è corretta?

Quale delle seguenti espressioni può essere utilizzata per valutare il lavoro tecnico scambiato in una macchina operatrice?

135. Si consideri un impianto turbina a vapore a ciclo semplice. Immaginando di poterlo trasformare in un impianto a contropressione (a parità di condizioni al generatore di vapore e rendimenti del generatore di vapore, di turbina e organico dell’impianto), ci si aspetta che:

Nell’evoluzione attraverso un ugello convergente-divergente adiabatico, come variano pressione totale e temperatura totale tra la sezione di ingresso e quella di uscita?

Quale delle seguenti equazioni non può essere utilizzata per la valutazione dell’evoluzione del flusso di Fanno?

Quale delle seguenti affermazioni relative a un ciclo combinato è errata?

Si consideri la teoria del flusso a potenziale applicata a una singola paletta cilindrica di lunghezza indefinita. Quale affermazione è errata?

I triangoli delle velocità disegnati di seguito si riferiscono a:

Gas combusti (𝒄𝒑=𝟏𝟏𝟎𝟎 𝑱/𝒌𝒈𝑲, 𝜸=𝟏.𝟑𝟓) entrano in una turbina nelle condizioni totali p°𝟎=𝟒 𝒃𝒂𝒓 e 𝑻°𝟎 =𝟏𝟐𝟎𝟎 𝑲, fuoriuscendone a p𝟐=𝟏 𝒃𝒂𝒓. Sapendo che il flusso è sonico all’uscita del distributore (𝑴𝒂𝟏=𝟏 ), quanto vale la velocità assoluta all’ingresso della girante?

Note le caratteristiche del caso attraverso la tubazione, la temperatura critica nel flusso di Fanno:

Quando il numero di Mach è sufficientemente basso, il flusso di un aeriforme non viscoso con scambio termico può essere approssimato con:

Una valvola riduttrice di pressione con funzione antishock:

Se esiste, qual è la principale differenza tra una valvola RQ2 e uno strozzatore con funzione di metering nella regolazione della velocità dello stelo di un martinetto idraulico?

Di un ugello che espande aria (𝜸=𝟏,𝟒, 𝑹= 𝟐𝟖𝟖 𝑱/𝒌𝒈𝑲) si conosce il rapporto tra la pressione di valle che corrisponde ad avere l’urto retto nella sezione di uscita finale e la pressione di adattamento: 𝒑𝟐,𝒇/𝒑𝒂𝒅=𝟒,𝟓. Si supponga che l’ugello operi con una pressione totale di monte pari a 𝒑°𝟏=𝟏𝟎 𝒃𝒂𝒓 e con una pressione di valle pari a 𝒑𝒗=𝟎,𝟓 𝒃𝒂𝒓. Determinare la pressione totale all’uscita dell’ugello. Indiando con “up” le grandezze a monte dell’urto e con “down quelle a valle, si riportano le seguenti formule:

La seguente palettatura progettata per macchine idrauliche:

Si consideri il normale funzionamento di un turbocompressore centrifugo monostadio. Come variano la velocità assoluta dell’aria e la sua pressione passando dall’aspirazione della girante allo scarico del diffusore?

Qual è il rendimento che nelle turbine a vapore assume il valore più alto?

Qual è la formula necessaria per il calcolo del rendimento globale di un impianto turbogas?

In un turbocompressore assiale l’area normale alla direzione meridiana solitamente:

Un ugello in condizioni normali espande 2.𝟓 𝒌𝒈/𝒔 di aria (𝝆=𝟏.𝟐 𝒌𝒈/𝒎𝟑) a 𝒑°=𝟐 𝒃𝒂𝒓 e 𝑻°=𝟓𝟎𝟎 𝑲,fino a 𝒑𝟐=𝟎,𝟐 𝒃𝒂𝒓. Successivamente, lo stesso ugello viene alimentato con 𝒑′°=𝟐.𝟓 𝒃𝒂𝒓 e 𝑻′°=𝟒𝟎𝟎 𝑲, fino a 𝒑′^𝟐=𝟎,𝟐𝟓 𝒃𝒂𝒓. Quanto vale la portata nelle condizioni di fuori progetto?

Si consideri un impianto turbina a gas con cogenerazione, con potenza termica ceduta pari a 𝟓𝟓 𝑴𝑾 e potenza termica pari a 𝟔𝟎 𝑴𝑾, il quale consuma 𝟒.𝟖 𝒌𝒈/𝒔 di combustibile con H𝒊=𝟒𝟒 𝑴𝑱/𝒌𝒈. Calcolare il rendimento globale, sapendo che 𝜼𝑶 e 𝜼𝒃 valgono rispettivamente 𝟎.𝟗𝟕 e 𝟎.𝟗𝟖.

Che significato è associato alla linea di potenza?

In un espansione isoentalpica con 𝜷=𝟖∙ 𝟐𝟎−𝟒 𝑲−𝟏, 𝒕𝟏=𝟒𝟎 °𝑪 e 𝒑𝟏=𝟓𝟎 𝒃𝒂𝒓 in generale la temperatura può:

Quale delle seguenti ipotesi NON è corretta per poter andare ad applicare il modello del flusso a potenziale?

Un ugello semplicemente convergente espande aria tra la pressione totale di monte pari a 𝒑𝟏 𝟎= 𝟏𝟎 𝒃𝒂𝒓 e la pressione dell’ambiente di valle pari a 𝒑𝟐=𝟕 𝒃𝒂𝒓. L’ugello è:

Un ugello semplicemente convergente espande aria tra la pressione totale di monte pari a 𝒑𝟏 𝟎= 𝟏𝟎 𝒃𝒂𝒓 e la pressione dell’ambiente di valle pari a 𝒑𝟐=𝟑 𝒃𝒂𝒓. L’ugello è:

Un ugello convergente-divergente è progettato per espandere aria dalla pressione totale di monte 𝒑𝟏°=𝟏𝟎 𝒃𝒂𝒓 alla pressione di valle pari a 𝒑𝟐=𝟏 𝒃𝒂𝒓. Nelle nuove condizioni di funzionamento, 𝒑𝟏′°=𝟏𝟓 𝒃𝒂𝒓 e 𝒑𝟐 ′ =𝟑 𝒃𝒂𝒓. L’ugello è:

Un ugello convergente-divergente è progettato per espandere aria dalla pressione totale di monte 𝒑𝟏°=𝟏𝟎 𝒃𝒂𝒓 alla pressione di valle pari a 𝒑𝟐=𝟏 𝒃𝒂𝒓. Nelle nuove condizioni di funzionamento, 𝒑𝟏°′=𝟏𝟓 𝒃𝒂𝒓 e 𝒑𝟐 ′ =𝟏 𝒃𝒂𝒓. L’ugello è:

Un ugello convergente-divergente è progettato per espandere aria dalla pressione totale di monte 𝒑𝟏°=𝟏𝟎 𝒃𝒂𝒓 alla pressione di valle pari a 𝒑𝟐=𝟏 𝒃𝒂𝒓. nelle nuove condizioni di funzionamento, 𝒑𝟏°′=𝟏𝟐 𝒃𝒂𝒓 e 𝒑𝟐 ′ =𝟏 𝒃𝒂𝒓. La portata risetto alle condizioni di progetto:

Si consideri l’evoluzione di una portata di vapore 𝒎(punto)=𝟎.𝟏 𝒌𝒈/𝒔 attraverso un condotto convergente, con attrito sulle pareti trascurabile e scambio termico verso l’esterno pari a 𝟓𝒌𝑾. Le entalpie del vapore in ingresso e in uscita sono rispettivamente 𝟐𝟓𝟎𝟎 𝒌𝑱𝒌𝒈 e 2𝟑𝟓𝟎 𝒌𝑱/𝒌𝒈. Assumendo la velocità del vapore in ingresso trascurabile, quale sarà la sua velocità di efflusso?

La sezione di una paletta di turbina assiale e il relativo campo di moto del fluido in ingresso e uscita è schematizzato in figura. la velocità assoluta in ingresso è pari a 𝟑𝟎𝟎 𝒎/𝒔 ed è inclinata di 65° rispetto alla direzione orizzontale. La velocità assoluta in uscita è invece pari a 𝟏𝟓𝟎 𝒎/𝒔. Supponendo che la componente assiale di velocità rimanga costante e che la velocità periferica dia pari a 1𝟓𝟎 𝒎/𝒔, il lavoro massico compiuto dal fluido sarà pari a:

Si consideri un impianto a gas rigenerativo avente i seguenti parametri di funzionamento: rapporto di compressione del compressore beta𝒄=𝟏𝟎, rendimento politropico del compressore 𝜼𝒚𝒄=𝟎.𝟖𝟓, rendimento pneumatico dello scambiatore rigenerativo 𝜼𝝅𝒓=𝟎.𝟗𝟕, efficacia di rigenerazione 𝑹𝒔=𝟎.𝟖, rendimento pneumatico del combustore 𝜼𝝅𝒃= 𝟎.𝟗𝟖, rendimento termodinamico del combustore 𝜼𝒃=𝟎.𝟗𝟔, rendimento isentropico della turbina 𝜼𝒕=𝟎.𝟖𝟐. Quanto vale il rapporto di espansione della turbina?

Si consideri la girante di uno stadio di turbina a gas assiale. Sono dati i seguenti parametri di funzionamento: Componente assiale delle velocità assolute (costante lungo lo stadio) 𝒄𝒂=𝟐𝟔𝟎 𝒎/𝒔 Angolo cinematico di ingresso (relativo alla velocità assoluta) 𝜶𝟏=𝟐𝟓° Velocità di trascinamento 𝒖=𝟑𝟔𝟎 𝒎/𝒔 Angolo cinematico di uscita (relativo alla velocità assoluta) 𝜶𝟐=𝟏𝟎𝟎° Sapendo che in queste condizioni la macchina lavora in condizioni di progetto, quanto vale la deflessione geometrica delle palette della girante?

Si consideri una portata di argon che entra in una turbina adiabatica alle condizioni 𝒑𝟏= 𝟏𝟔𝟎𝟎 𝒌𝑷𝒂 e 𝒕𝟏=𝟒𝟓𝟎°𝑪, con una velocità 𝒄𝟏= 𝟓𝟓 𝒎/𝒔. All’uscita della turbina si conoscono inoltre 𝒑𝟐=𝟏𝟓𝟎 𝒌𝑷𝒂 e 𝒄𝟐=𝟏𝟓𝟎 𝒎/𝒔. Sapendo che la sezione di passaggio in ingresso turbina è pari a 𝟔𝟎 𝒄𝒎𝟐 e che la potenza tecnica sviluppata è pari a 𝟏𝟗𝟎 𝒌𝑾, quanto vale la temperatura d’uscita del gas (𝑹=𝟎.𝟐𝟎𝟖𝟏 𝒌𝑱/ 𝒌𝒈𝑲, 𝜸=𝟏.𝟔𝟔𝟕).

Si consideri una portata 𝒎=𝟑𝟎 𝒌𝒈/𝒎𝒊𝒏 di elio che entra in un turbocompressore alle condizioni 𝒑𝟏=𝟏𝟎𝟓 𝒌𝑷𝒂 e 𝑻𝟏=𝟐𝟗𝟓 𝑲. All’’uscita del turbocompressore si conoscono 𝒑𝟐=𝟕𝟎𝟎 𝒌𝑷𝒂 e 𝑻𝟐=𝟒𝟔𝟎 𝑲. Sapendo che vengono persi 𝟑𝟎 𝒌𝑱/𝒌𝒈 di calore durante il funzionamento, quanto vale la potenza richiesta per l’azionamento del compressore (𝒄𝒑=𝟓𝟏𝟗𝟐.𝟔 𝑱/𝒌𝒈𝑲, 𝜸=𝟏.𝟔𝟔𝟕)?

Il rotore di un ventilatore assiale ideale (intubato) ha un diametro medio di 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝒎, un’altezza di pala di 𝟓𝟎 𝒎𝒎, aspira dall’ambiente (𝒑𝟏=𝟏 𝒃𝒂𝒓, 𝑻𝟏=𝟐𝟖𝟑 𝑲) una portata di 𝟎.𝟓 𝒎𝟐/𝒔 e ruota ad una velocità di 3𝟎𝟎𝟎 𝒈𝒊𝒓𝒊/𝒎𝒊𝒏. Ipotizzando la componente assiale costante nell’attraversamento del rotore ed ammettendo per la palettatura rotorica una deflessione di 𝟐𝟎° (supponendo condizioni di progetto), quanto vale il lavoro tecnico che la macchina riesce a fornire al fluido?

Una macchina disposta su un asse orizzontale viene alimentata da una portata di 𝟏𝟎 𝒌𝒈/𝒔 di aria (𝑹=𝟐𝟖𝟕 𝑱/𝒌𝒈𝑲, 𝒄𝒑=𝟏𝟎𝟎𝟒 𝑱/𝒌𝒈𝑲) dalla pressione 𝒑𝟏=𝟏𝟎 𝒃𝒂𝒓 e alla temperatura 𝒕𝟏= 𝟏𝟎𝟎°𝑪, da un condotto circolare di diametro d𝟏=𝟏𝟎𝟎 𝒎𝒎. All’uscita della macchina la stessa portata di aria si trova nelle condizioni 𝒑𝟐=𝟐 𝒃𝒂𝒓, 𝒕𝟐=𝟐𝟎°𝑪 e viene scaricata da un condotto di diametro 𝒅𝟐=𝟑𝟎𝟎 𝒎𝒎. Dalle pareti adiabatiche della macchina si rileva una fuga termica verso l'esterno pari a 𝟓𝟎𝟎 𝒌𝑾. Cosa si può concludere circa il funzionamento della macchina?

Un compressore assiale aspira una portata di 6𝟎 𝒌𝒈/𝒔 di aria alle condizioni totali 𝒑𝟏 𝟎= 𝟏 𝒃𝒂𝒓 e 𝑻𝟏 𝟎=𝟒𝟏𝟎 𝑲. All’ingresso del rotore la velocità assoluta è 𝒄𝟏=𝟐𝟎𝟎 𝒎/𝒔 ed ha un angolo 𝜶𝟏=𝟏𝟐𝟎° (dalla direzione positiva della 𝒖). La velocità di rotazione è 𝒏= 𝟒𝟎𝟎𝟎 𝒈𝒊𝒓𝒊/𝒎𝒊𝒏 ed i diametro medio è 𝑫= 𝟎.𝟕 𝒎. Quanto vale l’altezza di pala all’ingresso della girante?

Si consideri una portata d’aria (𝑹=𝟐𝟖𝟕 𝑱/ 𝒌𝒈𝑲, 𝒄𝒑=𝟏𝟎𝟎𝟒.𝟓 𝑱/𝒌𝒈𝑲) che attraversa un condotto a sezione costante (𝒅=𝟏𝟓 𝒄𝒎), adiabatico, per cui non è possibile trascurare l’effetto dell’attrito con le pareti (𝒇=𝟎.𝟎𝟎𝟓). all’ingresso del condotto si misura la pressione statica 𝒑𝟏=𝟒 𝒃𝒂𝒓, la temperatura statica 𝑻𝟏= 𝟑𝟎𝟎 𝑲 e si conosce 𝑴𝒂𝟏=𝟎.𝟓. la lunghezza del condotto è tale per cui si raggiungono le condizioni soniche nella sezione d’uscita (senza variazioni di portata). Quanto vale la temperatura statica nella sezione d’uscita?

Un serbatoio contenente aria (𝑹=𝟐𝟖𝟕 𝑱/𝒌𝒈𝑲, c𝒑=𝟏𝟎𝟎𝟒.𝟓 𝑱/𝒌𝒈𝑲) a pressione totale 𝒑𝟎° = 𝟐𝟗.𝟔𝟓 𝒃𝒂𝒓 e temperatura 𝑻𝟎° =𝟒𝟎𝟎 𝑲, alimenta un ugello de Laval a cui si connette un condotto a sezione costante (𝑨=𝟒.𝟗𝟎𝟗 𝒄𝒎𝟐), adiabatico, per cui non è possibile trascurare l’effetto dell’attrito con le pareti (𝒇=𝟎.𝟎𝟎𝟓). nella sezione di uscita dell’ugello la pressione statica è pari a quella di adattamento (𝒑𝟏= 𝟎.𝟖𝟎𝟕 𝒃𝒂𝒓) e 𝑴𝒂𝟏=𝟑. Si sa che in una sezione intermedia del tubo a sezione costante si verifica un urto retto che riporta le condizioni di moto in regime subsonico. Quanto vale la portata che attraversa il sistema?

Aria (𝑹=𝟐𝟖𝟕 𝑱/𝒌𝒈𝑲, 𝒄𝒑=𝟏𝟎𝟎𝟒 𝑱/𝒌𝒈𝑲) viene fatta espandere da un serbatoio in cui regna una pressione pari a 𝒑𝟎=𝟐.𝟓 𝒃𝒂𝒓, a temperatura 𝑻𝟎=𝟐𝟕𝟎°𝑪, attraverso un ugello de Laval. Il flusso (𝒎(punto)=𝟕.𝟓𝟏 𝒌𝒈/𝒔) accelera fino ad un 𝑴𝒂=𝟏.𝟖𝟒𝟕, subendo poi una ricompressione tramite un urto retto nel tratto divergente dell’ugello. Sapendo che a monte dell’urto retto la pressione statica vale 0.𝟒𝟎𝟓 𝒃𝒂𝒓, quanto vale l’area della sezione in cui avviene l’urto?

Un impianto di turbina a gas a ciclo semplice, aperto, aspira aria alle condizioni 𝒑𝟏=𝟏 𝒃𝒂𝒓 e T𝟏=𝟐𝟗𝟖 𝑲 e presenta i seguenti parametri di funzionamento: turbocompressore: 𝜷𝒄=𝟏𝟔, 𝜼𝒄=𝟎.𝟖𝟖 combustore: 𝜼𝒃=𝟎.𝟗𝟖, 𝜼𝝅𝒃=𝟎.𝟗𝟓, 𝒎𝒃= 𝟏𝟐 𝒌𝒈/𝒔, 𝑯𝒊=𝟒𝟓 𝑴𝑱/𝒌𝒈, 𝒕𝟑=𝟏𝟐𝟖𝟎 °𝑪 turbina: 𝜼𝒚𝒕=𝟎.𝟖𝟖 Sapendo che per l’aria 𝑹=𝟐𝟖𝟕 𝑱/𝒌𝒈𝑲 e 𝒄𝒑= 𝟏𝟎𝟎𝟓 𝑱/𝒌𝒈𝑲 e che per i gas combusti 𝑹′= 𝟐𝟖𝟖 𝑱/𝒌𝒈𝑲 e 𝒄𝒑 ′ =𝟏𝟏𝟑𝟎 𝑱/𝒌𝒈𝑲, quanto vale la portata d’aria aspirata dal compressore?

Un impianto di turbina a vapore fornisce una potenza utile pari a 𝑷𝒖=𝟏𝟔𝟎 𝑴𝑾 con rendimento utile pari a 𝜼𝒖=𝟎.𝟒𝟑 (rendimento organico 𝜼𝑶=𝟎.𝟗𝟖, rendimento del generatore di vapore 𝜼𝒃=𝟎.𝟗𝟎). La pressione di condensazione è di 𝟎.𝟏 𝒃𝒂𝒓 ed il titolo di vapore allo scarico della turbina vale 𝟎.𝟗𝟔. L’acqua condensatrice viene prelevata dalla temperatura di 𝟐𝟎°𝑪 e scaricata a 𝟑𝟎°𝑪. Quanto vale la portata di acqua condensatrice?

Si consideri il normale funzionamento di un turbocompressore centrifugo monostadio. Come variano la velocità assoluta dell’aria e la sua pressione passando dall’aspirazione della girante allo scarico del diffusore?

In un impianto di turbina a vapore a ciclo semplice, il salto entalpico del vapore in turbina è pari a 𝟖𝟓𝟎 𝒌𝑱/𝒌𝒈. L’entalpia del vapore in ingresso alla turbina è 𝟐𝟗𝟓𝟎 𝒌𝑱/𝒌𝒈, mentre il condensatore restituisce liquido alla pressione di 𝟎.𝟏 𝒃𝒂𝒓 (entalpia 𝟏𝟓𝟏 𝒌𝑱/𝒌𝒈). Sapendo che il rendimento isoentropico della turbina vale 𝟎.𝟖𝟓, il rendimento organico vale 0.𝟗𝟓 e il rendimento del generatore di vapore vale 𝟎.𝟗𝟎, quanto vale il rendimento termodinamico del ciclo? a. 28.8% b. 25.9% c. 30.3% d. 27.3%