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Simulazione di impianti di compressione con compressori dinamici e volumetrici in serie e in parallelo

I compressori sono delle macchine a fluido utilizzate in moltissimi campi ed hanno vastissime applicazioni, sia che essi siano delle macchine dinamiche sia che siano volumetriche.
La maggioranza dei sistemi di compressione prevedono l’installazione di un solo tipo di compressore, il quale viene scelto fra volumetrico o dinamico in base alle condizioni operative. Tuttavia, per alcune applicazioni, negli ultimi anni è nata l’idea di inserirli entrambi in uno stesso impianto, utilizzandoli nel campo in cui hanno un rendimento maggiore.
Da qui nasce l’esigenza di studiare il comportamento delle grandezze quali pressione e portata massica all’interno della linea pneumatica, per far in modo che le pulsazioni del compressore volumetrico non compromettano la stabilità operativa del compressore dinamico.
Sono stati dunque simulati, tramite un’analisi a parametri concentrati, diversi sistemi di compressione considerando sia le linee pneumatiche con un solo tipo di compressore, sia quelle con compressori dinamici e volumetrici inseriti in serie e in parallelo. Per ogni simulazione è stata eseguita un’analisi parametrica, verificando pure i casi limite.
Per la complessità del problema, le simulazioni sono state eseguite con delle approssimazioni, che riguardano principalmente le caratteristiche dei compressori.
Si è inoltre simulato il caso di una doppia sovralimentazione con compressore volumetrico e turbogruppo in un motore automobilistico.

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9 2 Compressore Il compressore è una macchina operatrice pneumofora, ovvero un dispositivo che innalza la pressione totale di un gas mediante l'impiego di energia meccanica [1]. Si definisce ventilatore una macchina operatrice pneumofora a bassa o bassissima pressione (fino a 30 kPa); il ventilatore si distingue dal compressore in quanto la densità non cambia apprezzabilmente tra ingresso e uscita. Il compressore si distingue inoltre dalla pompa in quanto agisce su un fluido definito comprimibile, per il quale può valere come no, la legge dei gas perfetti ( PV = nRT ). Questa macchina viene utilizzata in moltissimi campi: domestico (impianto condizionamento), industriale ( trasportatori pneumatici, impianti aria compressa, utensili pneumatici ), automobilistico ( sovralimentazione dei motori a combustione interna, climatizzatore ), aeronautico, propulsione navale ( traghetti, navi militari ), impianti per generazione energia elettrica ( centrali termoelettriche turbogas, impianti a ciclo combinato), gasdotti. I compressori possono dividersi in due famiglie: compressori volumetrici e compressori dinamici. 2.1 Compressore volumetrico Il compressore volumetrico è una macchina operatrice che trasferisce energia meccanica ad un fluido comprimibile mediante pareti mobili ed opera su volumi successivi di fluido che viene periodicamente rinnovato; la pressione non dipende dalla macchina ed hanno in genere la caratteristica (che può essere un vantaggio o uno svantaggio) di avere portata direttamente proporzionale alla velocità di rotazione e rapporto di compressione indipendente da questo, anche se è sempre presente un coefficiente di riempimento minore di 1. In genere, in queste macchine la pressione del gas viene fatta aumentare costringendolo in un volume progressivamente decrescente oppure semplicemente “spostandolo” da un ambiente a pressione inferiore ad uno a pressione superiore ( compressore tipo Roots ). Il flusso del fluido è discontinuo nel tempo ( instazionario) [2]. I compressori volumetrici possono essere:  Rotativi: dove si ha una rotazione degli organi mobili ( a palette, a vite, a spirale, a lobi tipo Roots, ad anello liquido );  Alternativi: con un moto alternativo delle parti mobili ( compressore alternativo ad uno o più stadi, a semplice o doppio effetto ).

Laurea liv.I

Facoltà: Ingegneria

Autore: Davide Pezzarini Contatta »

Composta da 46 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 1108 click dal 08/03/2011.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.