Nome Cognome Matr.

1. Il rischio di cavitazione in una turbopompa e maggiore nella seguente condizione:

� basse perdite nel condotto di aspirazione

� posizionamento sotto battente della pompa

� elevate perdite nel condotto di aspirazione

� elevata pressione nel serbatoio di aspirazione

2. Due punti di funzionamento di una pompa centrifuga sulla medesima curva caratteristica

� sono in similitudine idraulica tra di loro

� sono caratterizzati da velocita periferiche diverse

� possono avere lo stesso rendimento ma non sono in similitudine idraulica

� hanno sempre lo stesso rendimento e sono sempre in similitudine idraulica

3. Aumentando la portata di acqua smaltita da una pompa con pale all’indietro, cosa succedealla prevalenza da essa erogata?

� Rimane costante

� Aumenta

� Diminuisce

� Varia periodicamente

4. Tra le seguenti trasformazioni di compressione, qual e quella che, a parita di rapporto dicompressione, richiede il minimo lavoro:

� Isoterma

� Isentropica

� Politropica con n > 1.4

� Adiabatica reale

5. Indicare quale figura rappresenta i triangoli di velocita di uno stadio di turbina assiale areazione (χ =0.5) ideale, simmetrico ed ottimizzato:

v1

w1

u1

w2

u2

v2

u1u2

w2

v2w1 v1

� �

v1

w1

w2

v2

u2u1

w2

u2 u1

v1

w1

v2

� �

6. Nell’ipotesi di lavoro positivo se entrante indicare quale delle seguenti affermazioni e vera seriferita ad uno stadio di compressore (0-1 rotore, 1-2 statore):

� h0 + l = h2

� ho0 = ho2

� ho0 + l = ho2

� h0 = h2

7. Il rendimento di un ciclo semplice di turbina a gas ideale puo essere espresso con la seguenteformula:

� η = 1

� η = 1 + βθ

� η = βθ

� η = 1 − 1βθ

8. Nell’ipotesi di lavoro uscente positivo e di diametro medio costante, quale delle seguenti rela-zioni vale se applicata alla schiera rotorica (1 monte rotore, 2 valle rotore) di una turbina avapore assiale?

� h1 +u212

= h2 +u222

� h1 +w2

1

2+

v212

= h2 +w2

2

2+

v222

� h1 +w2

1

2= h2 +

w22

2

� h1 +v212

= h2 +v222

9. Per quale motivo gli stadi ad azione nelle turbine a vapore sono collocati all’inizio dell’espan-sione?

� Assicurano i rendimenti piu alti tra le varie tipologie di stadi assiali

� Assicurano elevati salti entalpici, anche se a scapito di rendimenti mediamente piu bassi

� Consentono lo smaltimento di elevate portate volumetriche

� Non hanno bisogno di regolazione

10. Gli stadi di bassa pressione nelle grandi turbine a vapore:

� Sono svergolati per seguire la variazione di velocita periferica lungo l’altezza di pala

� Assicurano elevati salti entalpici anche se a scapito di rendimenti mediamente piu bassi

� Hanno problemi di corrosione

� Non hanno problemi di erosione

ESERCIZIO 1

Una turbina Francis è alimentata con una portata 𝑸 = 35 m3/s , da un salto geodetico tra i due bacini

(entrambe a pressione atmosferica) di 350 m attraverso una condotta ideale, è posta ad una quota di

4 m al di sopra del bacino di valle ed ha scarico dal rotore puramente assiale. Lo scarico della

macchina è connesso al bacino di valle da un diffusore la cui sezione di scarico è pari a SOUT = 7

m2, e che genera perdite di carico distribuite pari a 10 quote cinetiche (valutate sulla sezione di

scarico). La macchina non è adiabatica ed il fluido, nell’attraversamento della turbina, assorbe

dall’esterno una potenza termica di 15 MW; un rilievo sperimentale mostra un incremento di

temperatura di 0.2°C tra la flangia di ingresso e quella di scarico della macchina (il diffusore è

escluso).

a) Si richiede di determinare la potenza meccanica prodotta dalla macchina, e la sua efficienza

idraulica, dopo avere opportunamente definito il salto motore di riferimento

b) Sapendo inoltre che:

Sezione di scarico della turbina: 2 m2

Differenza di pressione tra scarico turbina e punto di minima pressione pari a 0.1 bar

La somma Pv + Psol è pari a 0.05 bar

Si calcoli la massima quota di installazione a cui potrebbe essere posta la macchina

ESERCIZIO 2

Un impianto di produzione dell'energia elettrica opera mediante un ciclo Joule semplice. Noti i

seguenti dati:

- pressione e temperatura all'ingresso del compressore 1 barAbs e 25°C

- rapporto di compressione pari a 20

- temperatura di ingresso in turbina pari a 1500 °C

- portata di aria: 150 kg/s

- rendimento isoentropico compressore e turbina: 0.85

- rendimenti meccanici compressore e turbina: 0.9

- rendimento elettrico: 0.95

- Efficienza del combustore: 0.9

- Potere calorifico del combustibile: 44 MJ/kg

- proprietà dell'aria: k = 1.4, MMaria=28.8 kg/kmol

- proprietà dei gas combusti: k = 1.35, MMgas,comb= 28.6 kg/kmol

- turbina a quattro stadi con identico salto entalpico isoentropico, ottimizzati e con grado di

reazione pari a 0.5

Si chiede di determinare:

a) Il rapporto aria-combustibile mediante bilancio al combustore

b) La potenza elettrica prodotta dall'impianto ed il rendimento dell’impianto

c) Il numero di stadi del compressore assiale, ipotizzando che ognuno di essi abbia rapporto di

compressione pari a 1.2

d) La pressione statica allo scarico dello statore del primo stadio di turbina, ipotizzando

trascurabile la velocità al suo ingresso ed eventuali effetti di “recupero”