Originariamente Scritto da
jakry
Il compressore centrifugo è costituito da un disco palettato (girante o impeller) messo in rotazione ad alta velocità.
A causa della forza centrifuga impressa dal disco palettato, l'aria viene aspirata dal centro della girante ed accelerata radialmente con un certo incremento di pressione statica. L'aria, una volta lasciata la girante, viene convogliata in un diffusore costituito da canali divergenti (parte statorica della turbomacchina) che converte l'energia cinetica in energia di pressione.[5]
Generalmente i compressori centrifughi sono progettati in modo tale che l'aumento di pressione avvenga per metà nella girante e per metà nel diffusore, cioè con un grado di reazione pari ad 1/2. Maggiore è la velocità di rotazione della girante e maggiore sarà la portata e l'aumento di pressione. Il limite superiore alla velocità di rotazione è però dettato da considerazioni costruttive legate agli sforzi meccanici che agiscono sul disco e alla velocità dell'aria in uscita dalla girante che deve essere minore di Mach 1 per evitare gli effetti di comprimibilità e di pompaggio che porterebbero ad un crollo dell'efficienza del compressore.
I primi compressori centrifughi avevano le palettature radiali dritte in modo da resistere meglio agli sforzi meccanici dovuti alla forza centrifuga. Con l'affinamento delle tecniche metallurgiche e l'introduzione di nuovi materiali le palette seguono profili curvi che migliorano il rendimento. Nel caso ideale, a parità di velocità periferica della girante (Vp nell'immagine a fianco), un profilo di uscita curvato in senso contrario a quello di rotazione, comporta minori velocità assolute (Vt) e minori perdite nel diffusore, viceversa un profilo con il bordo di attacco curvato nel senso di rotazione favorisce l'ingresso dell'aria.[6] Per questo motivo, palettature con angolo di uscita minore di 90° (quindi curvate in avanti, in maniera concorde al verso di rotazione), vengono spesso usate nel caso di ventilatori dove la componente cinetica ha un ruolo rilevante rispetto alla variazione del livello di pressione tra ingresso e uscita della girante.
Nel caso ideale l'aria lascia la girante con la sola velocità relativa (Vr) a cui, come detto si somma la velocità periferica. Nel caso reale, però, all'interno di ogni canale compreso tra due palette si stabilisce un gradiente di pressione trasversale (in analogia a quanto succede in un profilo alare) che genera una componente di velocità relativa tale da far scivolare [8] l'aria all'indietro di un certo angolo. Questo comporta che, nel caso reale, la componente della velocità dell'aria in uscita tangenziale alla girante, sarà inferiore alla velocità periferica della girante, riducendo lo scambio energetico teorico (per unità di massa) a disposizione che varrà (per un compressore centrifugo con ingresso assiale ed uscita radiale):
\Delta h_0 = V_p V_{t_p} = \sigma V_p^2
dove con V_{t_p} si indica la componente tangenziale al disco della velocità di uscita, con V_p la velocità periferica della girante e con \sigma (anche chiamato slip factor) il rapporto tra le due velocità (con un valore tipico di circa 0,9).[6]
In più, a causa delle perdite di attrito dovute al passaggio dell'aria tra i vari componenti del compressore, dovrà essere fornito un lavoro maggiore di quello ideale, ed introducendo un power input factor \psi (con valori tipici compresi tra 1,035 e 1,04) lo scambio energetico nel compressore varrà:
\Delta h_0 = \psi \sigma V_p^2
Il rapporto di compressione può essere espresso considerando la trasformazione come adiabatica, dal momento che la rapidità del passaggio dell'aria nel compressore rende trascurabili gli scambi termici con l'esterno. Introducendo il rendimento adiabatico (ηc)[9] il rapporto di compressione può essere espresso come:
\left( \frac{P_{02}}{P_{01}} \right) = \left( 1 + \frac{\eta_c \psi \sigma V_p^2 }{C_p T_{01}} \right)^{\left( \frac{\gamma}{\gamma - 1} \right)}
dove con P_{01} e P_{02} sono indicate le pressioni totali all'ingresso ed all'uscita del compressore, con C_p il calore specifico a pressione costante, con \gamma il rapporto dei calori specifici a pressione e volume costanti e con T_{01} la temperatura di ristagno in ingresso.
Maggiore è la velocità di rotazione della girante e più alto sarà il rapporto di compressione ottenibile. D'altro canto velocità periferiche elevate comportano conseguenti sforzi meccanici deleteri per il profili curvilinei ed i dischi rotorici. Per giranti in lega leggera la velocità periferica è in genere limitata a circa 460 m/s, che consente di ottenere (con un solo stadio) rapporti di compressione di circa 4:1. Utilizzando materiali più resistenti quali le leghe di titanio si possono ottenere rapporti di compressione superiori a 8:1.
compressori centrifughi in varie configurazioni:
https://commons.wikimedia.org/wiki/F...ssor_types.svg
diagramma velocita, pressione:
https://it.wikipedia.org/wiki/File:D...centrifugo.svg
girante di un compressore centrifugo:
https://commons.wikimedia.org/wiki/F...trifugal_2.png
L'aria in uscita da una girante possiede un'elevata energia cinetica che deve essere opportunamente convertita in un aumento di pressione statica. La diffusione in un flusso subsonico può essere ottenuta realizzando un condotto divergente. Dal momento, però, che il flusso incontra lungo il condotto un gradiente di pressione contrario, l'angolo di divergenza delle pareti non dovrà essere troppo elevato in modo da evitare il distacco della vena in prossimità delle pareti con formazione di vortici e conseguente perdita di pressione statica ed aumento di temperatura. Se, invece, l'angolo fosse troppo piccolo si avrebbe un aumento della lunghezza del condotto con aumento di peso e perdita di pressione totale.[6]
Generalmente la divergenza che permette di avere condotti contenuti e minori perdite si attesta intorno ai 7°, valore che può raddoppiare nel caso di diffusori con un basso rapporto lunghezza/larghezza (o raggio) senza che si verifichino consistenti perdite di pressione di ristagno
Per ragioni di stabilità di funzionamento, le giranti vengono generalmente costruite con
pale all’indietro backswept impeller (β2b=-30÷40°).
per chi vuole cimentarsi in letture ingegneristiche lascio un link :)
http://icaro.dief.unifi.it/TCR/sites...RBINE_2014.pdf
non avevo voglia di andare a cercare i libri del politecnico quindi ho copiato da wikipedia :)
Rispondi Citando
non metto in dubbio che a qualcuno si possano essere stortati i dischi e quindi abbia vibrazioni al pedale, ma quello che posso dire dalla mia esperienza ormai ventennale di auto sportive e di relativi freni più o meno validi che ho avuto modo di provare, tra i quali vari kit Brembo Sport e Brembo GT Racing Pack (vedere sito motorquality.it per chi non li conoscesse), più i freni sono performanti e potenti e più richiedono piccole accortezze nell'utilizzo. Se con l'impianto della RS3 che ricordo è lo stesso di Audi R8 o Lamborghini Gallardo!!! non prendo la precauzione di fare qualche frenatina di riscaldamento prima di tirare qualche staccatona violenta e se dopo aver fatto qualche staccatona violenta non faccio qualche km ad andatura normale evitando frenate per farli raffreddare, poi chiaro che i dischi si stortano e vibrano. Faccio questo esempio: Sabato a Monza insieme a me è entrata in pista un' altra RS3 8VA che subito al primo giro è partita a razzo e alle prime staccate della Roggia e Ascari ha frenato con forza, poi dopo un solo altro giro a ritmo sempre sostenuto, (io la seguivo e ancora non la superavo perchè stavo ancora facendo il riscaldamento di freni, gomme etc,) si è subito fermata ai box!!! I dischi così è molto probabile che si stortino e vibrino. Io ho fatto 2 giri interi prima di iniziare a "darci dentro" e altri 2 giri finali ad andatura da pensionato in vacanza per far raffreddare il tutto prima di fermarmi............
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