Propulsione aerea/Capitolo IX°: differenze tra le versioni

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::::::<math>\ {V_{so}}^2=JgC_p(k-1)T_0</math>
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(V<sub>os</sub> velocità del suono per l'aria ambiente) indicando con

::::::<math>\ M_p=\frac{V_p}{V_{so}}</math>

il numero di Mach '''periferico''' si ha per il rapporto di compressione

:::<math>\ (52)\qquad \frac{p_1}{p_0}=(\frac{T_1}{T_0})^{\frac{k}{k-1}})=[1+(k-1)M_p^2]^{\frac{k}{k-1}}</math>

'''p<sub>1</sub>''' è la pressione dopo il diffusore, cioè alla fine del processo.





Versione delle 11:51, 28 giu 2013

Indice del libro

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Generalità sui compressori

Si è visto che il compressore è uno dei costituenti fondamentali del complesso turbina a gas. Necessitano alcuni sintetici cenni per una migliore comprensione del tutto tenendo presenti i risultati delle leggi della termodinamica.
Compressore, in senso lato, è ogni del gas; per la compressione ideale dispositivo che trasforma l'energia meccanica in energia di pressione.

I compressori possono essere alternativi o rotativi; in queste note ci si occuperà solamente dei rotativi che sono di vari tipi a seconda delle modalità costruttive e di disegno: a lobi (Root), capsulismi, centrifughi, assiali, misti, tipo Llysholm, ecc.
Nella tecnica della propulsione aerea si sono affermati decisamente i tipi: centrifugo, assiale e misto (risultante dall'accoppiamento in serie di un assiale con uno centrifugo); quindi con portata continua del gas.
Il processo di compressione ideale, come già detto, sarebbe adiabatico-isentropico quando manca il raffreddamento; quello reale è praticamente adiabatico ma non isoentropico, cioè mentre si può ritenere trascurabile il calore trasmesso all'esterno del dispositivo risulta notevole il calore generato all'interno della massa gassosa per attrito, urto, vortici, ecc.; i altre parole un'aliquota maggiore o minore del lavoro meccanico fornito viene trasformato in maniera irreversibile in calore e non in energia di pressione secondo quanto desiderato.
Come già visto, il lavoro richiesto dal compressore è uguale all'aumento effettivo di entalpia del gas; per la compressione ideale, isentropica, si ha con riferimento alla fig.40

per il caso ideale, indicato con ηc il rendimento del compressore

da cui come già visto,

.

La temperatura finale effettiva per data pressione finale risulta più alta di quella ideale; l'entropia risulta pure accresciuta ovviamente.

Tipo centrifugo

Il compressore centrifugo consta di una girante con opportune palette, di un diffusore e di una chiocciola che raccoglie l'aria compressa (fig.41); alle volte la girante è a doppio ingresso (fig.42) per avere maggiore portata a parità d'ingombro frontale (es. compressore del turbogetto Rolls-Royce Nene);

figura 41
figura 42

la chiocciola invece di avere un solo condotto di efflusso ne ha diversi; simmetricamente disposti, nelle applicazioni aeronautiche.
La girante comunica al fluido l'energia meccanica che viene trasformata in energia di pressione; per compressori ad alti giri le alette sono dirette verso la periferia mentre sono incurvate all'imbocco per avere l'ingresso dell'aria senza urto; il lavoro meccanico viene trasferito al fluido mediante pressioni esercitate dalle pareti delle alette ; queste pressioni servono ad accelerare il fluido e corrispondono proprio alle accelerazioni complementari di Coriolis; parte della pressione viene effettuata entro i vani tra le palette della girante mentre il fluido è in rotazione; all'uscita della girante il fluido, già parzialmente compresso, possiede l'energia cinetica corrispondente alla velocità periferica delle palette; questa energia a sua volta viene trasformata in energia di pressione nel deflusso entro i condotti divergenti del diffusore; poiché il deflusso è subsonico si hanno incrementi di pressione al crescere delle sezioni dei condotti. Le perdite maggiori si verificano proprio nel diffusore per distacco della vena fluida favorito dalla risalita della pressione.
Al moto del fluido entro la girante ed il diffusore possono applicarsi le deduzioni del Cap.II e del Cap.V.
Si applichi per esempio il teorema della quantità di moto all'unità di peso/sec che attraversa la girante a palette diritte; la quantità di moto nel condotto di alimentazione è parallela all'asse di rotazione, quindi non contribuisce al momento; se Vp è la velocità periferica il momento della quantità di moto, uguale alla coppia motrice C è, con raggio R della girante

Moltiplicando per la velocità angolare si ha la potenza:

.

Nel caso ideale tutto il lavoro comunicato alla gitante deve trasformarsi in aumento dell'entalpia:

da essa

.

Poiché

(Vos velocità del suono per l'aria ambiente) indicando con

il numero di Mach periferico si ha per il rapporto di compressione

p1 è la pressione dopo il diffusore, cioè alla fine del processo.


Tipo assiale-Tipo misto

Confronto tra i diversi tipi

Camera di combustione

Generalità sulle turbine

Tipi ad azione

Tipi a reazione

Tipi misti