Prova scritta di Macchine e Sistemi Energetici Tradizionali (INO039 e ING0224) Cognome & Nome = Matricola = N= 28 Luglio 2014 1. Una turbina Kaplan presenta le seguenti caratteristiche: diametro medio della girante D = (2.1+N/100) m, L/D = 0.35, ξ = 0.98, ηv = 1, ηm = 0.98, n = 300 giri/min, φ = 0.97, ψ = 0.96. Inoltre, nelle condizioni di progetto, si ha: wu1 = -u/2, ca1 = 14 m/s, α2 = 90◦ ; nel diffusore le perdite distribuite sono pari a 0.34 m mentre le perdite per energia cinetica allo scarico sono trascurabili. Si calcolino: il lavoro ottenuto all’unit`a di massa, (Li )ott , la potenza utile, Pu ed il rendimento idraulico ηy . (Li )ott = J/kg; Pu = MW; ηy = 2. Una turbopompa a 1450 rpm funziona con massimo ηy allorch´e Hu = 80 m e Q = 2 m3 /s. Si vuole utilizzare la stessa pompa ancora con massimo ηy , ma inserita in un impianto di sollevamento d’ acqua tra due serbatoi aperti (dislivello geodetico 100 m). Nel circuito si ha una perdita di 1 m di colonna d’ acqua allorquando 1 m3 /s attraversa l’ impianto; le perdite sono proporzionali al quadrato della portata. 1 TROVARE la portata che circola e la velocit`a di rotazione necessaria. Hu′ = m; m3 /s; Q′ = n′ = giri/min 3. Un compressore volumetrico a stantuffo monostadio avente cilindrata di 1000 cm3 e grado di spazio morto pari a 0.1, aspira aria dall’ambiente alla pressione di 1 bar e alla temperatura di 300 K e funziona, in condizioni di regime, alla velocit`a di rotazione di 2000 rpm, con un rapporto di compressione pari a 5 e un rendimento meccanico di 0.97. Determinare la portata in massa mandata e la potenza assorbita, assumendo, in prima approssimazione, condizioni di funzionamento ideali: fughe, laminazioni e scambi termici nulli, esponente della politropica di compressione uguale a quello di espansione ed entrambi uguali all’esponente dellevoluzione isentropica. Volendo dimezzare la portata mandata si provvede a regolare il compressore tramite variazione del volume di spazio morto, mediante aggiunta di una capacit`a. Calcolare la nuova potenza assorbita ed il volume della capacit`a aggiuntiva. G= Vadd = g/s; cm3 ; 2 Pa = Pa′ = kW kW