Rendimento adiabatico e politropico

Messaggioda anonymous_ed8f11 » 17/10/2011, 10:57

Buongiorno,
è da una settimana ormai che cerco di chiarirmi questi due concetti, ma con scarso successo. Penso di aver capito la parte matematica e grafica, ma non le implicazioni pratiche. Provo a postare sul forum, nella speranza di trovare qualche consiglio :-D
Ecco una breve descrizione del fenomeno, la metto come spoiler perchè probabilmente già lo conoscerete, conunque ho preferito farla perchè altrimenti la mia notazione potrebbe risultare poco chiara:
Testo nascosto, fai click qui per vederlo
Fissando le idee nello studio di una compressione reale, immaginiamo di partire da un punto che chiamerò $1$ (nel diagramma T-s) a pressione $p_1$, e di voler arrivare ad una pressione $p_2$. Nel caso ideale, con un compressione perfettamente adiabatica (isoentropica) si arriva nel punto $2_{ad}$, mentre in realtà la trasformazione che si verifica è una politropica ed il punto dove arriveremo è $2_{p}$.
Nella trasformazione adiabatica tutto il lavoro che fornisco al fluido viene immagazzinato in energia di pressione, e lo si denota con $l_{ad}$. Nella trasformazione politropica invece solo una parte del lavoro che fornisco al fluido viene veramente immagazzinata in energia di pressione, e la chiamerò $l_{p}$, perchè c'è una dispersione di lavoro sotto forma di attrito, che denoterò con $l_{a}$. la somma di questi ultimi due termini rappresenta il lavoro totale che deve essere fornita dall'esterno ($l$) affinchè si verifichi la compressione politropica, e perciò risulta $l=l_{p}+l_{a}$.
Fin quì tutto bene, resta solo da aggiungere che per comodità consideriamo il lavoro della politropica come se fosse composto da quello dell'adiabatica più un termine che chiameremo lavoro di controrecupero $l_{c}>0$, e per le convenzioni sui segni risulta $l_{p}=l_{ad}-l_{c}$.

I rendimenti adiabatico e politropico in una compressione sono definiti come $\eta_{ad}=l_{ad}/l$ ed $\eta_{p}=l_{p}/l$.
Visto il contributo del termine di controrecupero risulterà $|l_{p}|>|l_{ad}|=>eta_{p}>eta_{ad}$
Tutta questa è teoria, dipende solo da come abbiamo definito le varie cose.

Ma questo cosa comporta in pratica, quale dei due rendimenti rispecchia veramente la bontà o meno della compressione?

Grazie, Lorenzo
anonymous_ed8f11
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Re: Rendimento adiabatico e politropico

Messaggioda kinder » 18/10/2011, 21:05

anonymous_ed8f11 ha scritto:Buongiorno,
è da una settimana ormai che cerco di chiarirmi questi due concetti, ma con scarso successo. Penso di aver capito la parte matematica e grafica, ma non le implicazioni pratiche. Provo a postare sul forum, nella speranza di trovare qualche consiglio :-D
Ecco una breve descrizione del fenomeno, la metto come spoiler perchè probabilmente già lo conoscerete, conunque ho preferito farla perchè altrimenti la mia notazione potrebbe risultare poco chiara:
Testo nascosto, fai click qui per vederlo
Fissando le idee nello studio di una compressione reale, immaginiamo di partire da un punto che chiamerò $1$ (nel diagramma T-s) a pressione $p_1$, e di voler arrivare ad una pressione $p_2$. Nel caso ideale, con un compressione perfettamente adiabatica (isoentropica) si arriva nel punto $2_{ad}$, mentre in realtà la trasformazione che si verifica è una politropica ed il punto dove arriveremo è $2_{p}$.
Nella trasformazione adiabatica tutto il lavoro che fornisco al fluido viene immagazzinato in energia di pressione, e lo si denota con $l_{ad}$. Nella trasformazione politropica invece solo una parte del lavoro che fornisco al fluido viene veramente immagazzinata in energia di pressione, e la chiamerò $l_{p}$, perchè c'è una dispersione di lavoro sotto forma di attrito, che denoterò con $l_{a}$. la somma di questi ultimi due termini rappresenta il lavoro totale che deve essere fornita dall'esterno ($l$) affinchè si verifichi la compressione politropica, e perciò risulta $l=l_{p}+l_{a}$.
Fin quì tutto bene, resta solo da aggiungere che per comodità consideriamo il lavoro della politropica come se fosse composto da quello dell'adiabatica più un termine che chiameremo lavoro di controrecupero $l_{c}>0$, e per le convenzioni sui segni risulta $l_{p}=l_{ad}-l_{c}$.

I rendimenti adiabatico e politropico in una compressione sono definiti come $\eta_{ad}=l_{ad}/l$ ed $\eta_{p}=l_{p}/l$.
Visto il contributo del termine di controrecupero risulterà $|l_{p}|>|l_{ad}|=>eta_{p}>eta_{ad}$
Tutta questa è teoria, dipende solo da come abbiamo definito le varie cose.

Ma questo cosa comporta in pratica, quale dei due rendimenti rispecchia veramente la bontà o meno della compressione?

Grazie, Lorenzo


intanto ti suggerisco di non usare l'espressione "energia di pressione" perché a qualche professore purista può dare fastidio. Il gas ha energia interna (o cinetica o potenziale), non di pressione.
Se per bontà della compressione intendi il rendimento, allora quello che lo indica in maniera completa è quello isoentropico. Il rendimento politropico serve solo a separare da questo la componente (che complica lo scenario) determinata dal fatto che la presenza di sorgenti entropiche producono un effetto di riscaldamento del gas simile a quello che avresti se ti trovassi in assenza di attriti, ma con compressione con contemporanteo scambio di calore con una sorgente esterna. In sintesi, il rendimento politropico vuole misurare solo l'effetto degli attriti, tenendo da parte il riscaldamento che ne consegue. Lo stesso vale per l'espansione in turbina nella quale, però, una parte del calore generato dall'attrito viene trasformato in lavoro utile nel corso dell'espansione.
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Re: Rendimento adiabatico e politropico

Messaggioda anonymous_ed8f11 » 19/10/2011, 15:17

Sinceramente non ho ancora ben capito: l'effetto degli attriti non è già tenuto in conto dal rendimento isoentropico?

Poi so che esistono dei grafici molto complicati che attraverso un fattore (di recupero o controrecupero) mettono i relazione il rendimento isoentropico e politropico al variare del rapporto di compressione. E'come se uno dei due rendimenti fosse costante anche cambiando il rapporto di compressione dello stadio, e l'altro no. :| Che confusione!
anonymous_ed8f11
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Re: Rendimento adiabatico e politropico

Messaggioda kinder » 19/10/2011, 20:00

il rendimento isoentropico ingloba tutti gli effetti. E' quello politropico che vuole isolare l'effetto degli attriti dalle loro conseguenze (riscaldamento del gas).
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Re: Rendimento adiabatico e politropico

Messaggioda Yorek » 13/03/2024, 10:34

Chiedo scusa ma sospetto ci sia stata della confusione..sto studiando adesso la materia e credo di aver capito che il rendimento adiabatico o isoentropico sia il cosiddetto rendimento ideale, senza scambi di calore o attriti. Che il rendimento politropico tenga conto di una variazione di entropia data dallo scambio di calore. E infine i rendimento reale tenga conto sia di scambi di calore che di attriti.
Correggetemi se sbaglio
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Re: Rendimento adiabatico e politropico

Messaggioda Faussone » 13/03/2024, 17:07

Yorek ha scritto:....
Correggetemi se sbaglio


Io la direi diversamente.

Il rendimento isoentropico di un compressore (concentriamoci sul compressore almeno per ora) può essere troppo penalizzante infatti essendo il rapporto tra lavoro isoentropico e lavoro reale da fornire per portare il gas da una certa pressione ad un altra, non tiene conto del fatto che nel caso reale il gas si trova pure a temperatura più alta del caso isoentropico, quindi in un certo senso riceve "più energia"; il rendimento politropico invece rappresenta il rapporto tra lavoro politropico da fornire, idealmente, per portare il gas alle condizioni finali di pressione e temperatura a cui si trova il gas veramente in uscita dal compressore, e il lavoro reale che deve fornire il compressore. Quindi insomma il rendimento politropico isola l'effetto degli attriti dal resto ed in effetti il rendimento isoentropico è funzione del rapporto di compressione, mentre il politropico no.

Notare che si parla di lavoro che il compressore deve fornire, non dell'energia da somministrare al compressore affinché ciò accada, tra i due c'è di mezzo un rendimento meccanico che in questo discorso non entra.
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