Esercizio Macchine Termiche In Serie
Ciao Giovanni Barazzetta, avevo inviato questa domanda l'altro giorno, ma non c'è stata risposta. Provo a riscrivere l'esercizio riguardo al nostro ultimo discorso sui motori elettrici. Immaginiamo di voler recuperare una parte dell'energia elettrica spesa per il funzionamento di un motore elettrico rotante con rendimento di 0,8, avente una energia meccanica di 0,236 KW. Consumo Elettrico del Compressore = 0,236 / 0,8 = 0,295 KW ; Energia Restante Dissipata = 0,295 - 0,236 = 0,059 KW ; Per recuperare parte dell'energia elettrica spesa per il suo funzionamento, bisogna collegare in serie alla macchina rotante un alternatore. Immaginiamo che l'alternatore abbia un rendimento di 0,9 . Rendimento Complessivo dato dal collegamento delle due macchine termiche = 0,98 , Consumo Elettrico del Compressore = 0,236 / 0,8 = 0,295 KW ; Energia Restante da Convertire = 0,295 - 0,236 = 0,059 KW ; Energia Recuperata dall'alternatore = 0,059 * 0,9 = 0,0531 ; Totale Energia Elettrica Consumata = 0,295 - 0,0531 = 0,24 KW ; Ottenendo lo stesso risultato anche da 0,236 / 0,98 . L'energia totale sfruttata = 0,236 + 0,0531 = 0,2891 ; 0,2891 / 0,295 = 0,98 = Rendimento Totale. Ti trovi ? Tantissimi saluti
il 23 Dicembre 2015, da Giuseppe Verde
Ciao Giuseppe! Mi trovo, i calcoli sono corretti. Però ricorda che il momento meccanico del motore, in questi calcoli, viene interamente sfruttato per far funzionare l'alternatore, che emette una corrente elettrica pari al $98\%$ di quella presa in ingresso. Quindi al netto perdi un $2\%$ di corrente elettrica. Se invece l'albero del motore elettrico viene collegato ad un'altro utilizzatore, i conti vanno cambiati: avresti il motore collegato in serie a due o più macchine messe in parallelo. Spero che ti sia tutto chiaro! Ciao e buona giornata.
Ciao Giovanni, credo che sia tutto chiaro, però vorrei avere una ulteriore conferma. Dall'esercizio si può notare che il compressore sfrutta 0,236 KW di energia meccanica per comprimere un fluido generico. Mentre l'alternatore sfrutta 0,059 KW della restante parte di energia dissipata, per convertirla in energia elettrica. In questo modo senza violare il principio di conservazione dell'energia e principi della termodinamica. Giusto ? - Giuseppe Verde 08 Marzo 2016
Infatti una parte di energia viene utilizzata per comprimere il fluido e una parte di energia viene utilizzata per l'alternatore. - Giuseppe Verde 09 Marzo 2016
Inoltre se inverto l'ordine del collegamento in serie tra il compressore e l'alternatore, il risultato dei calcoli non cambia, giusto? - Giuseppe Verde 12 Marzo 2016
Adesso Ripropongo l'esercizio in maniera più chiara nella sezione delle domande. Così cercherò di essere più chiaro :) - Giuseppe Verde 17 Marzo 2016
Non credo che una macchina termica possa violare i principi della termodinamica, altrimenti che principi sarebbero? Collegando in serie (in quest'ordine) motore elettrico e alternatore si avrebbe un rendimento complessivo del $98\%$, dai dati in nostro possesso: questo non viola né il principio di conservazione dell'energia né quelli della termodinamica. Il collegamento però non credo si possa "invertire" in qualche modo: in un collegamento in serie, l'ordine dei componenti è importante (mentre non lo è nei collegamenti in parallelo). L'alternatore funziona in un verso, ossia converte energia meccanica in energia elettrica: lo spieghiamo qui https://library.weschool.com/lezione/dinamo-descrizione-e-spiegazione-del-funzionamento-7637.html; il dispositivo che converte energia elettrica in energia meccanica è proprio il motore elettrico, che spieghiamo qui invece https://library.weschool.com/lezione/motore-elettrico-descrizione-e-spiegazione-del-funzionamento-7658.html. Spero sia tutto chiaro! Un saluto e buona giornata.
Mi trovo, però vorrei capire meglio una cosa. Precedentemente hai detto : ricorda che il momento meccanico del motore, in questi calcoli, viene interamente sfruttato per far funzionare l'alternatore, che emette una corrente elettrica pari al 98% di quella presa in ingresso. Ma l'alternatore non emette una corrente elettrica pari al 18 % di quella presa in ingresso ( 0,051 / 0,295 ) ? Mentre la restante parte viene emessa sotto forma di energia meccanica ( 80% ) di quella presa in ingresso ? Oppure volevi dire che il momento meccanico del motore emette una corrente complessiva pari al 98% presa in ingresso? ( (0,236 + 0,051) / 0,295 ) - Giuseppe Verde 15 Marzo 2016
correzione : alternatore emette corrente pari a 0,0531 - Giuseppe Verde 15 Marzo 2016
Volevo dire che l'alternatore (rendimento $0,9$) collegato in serie al motore elettrico (efficienza $0,8$) produce una corrente elettrica di intensità pari al $98\%$ di quella in ingresso dal motore. - Giovanni Barazzetta 15 Marzo 2016
Scusa tanto Giovanni, non vorrei darti fastidio continuamente con le mie domande, però non mi trovo : ma l'alternatore non produce una corrente elettrica pari al 90% di quella presa in ingresso dal motore? ( 0,0531 / 0,059 ), perché produce il 98 % (che è il rendimento complessivo dato dal motore + alternatore) ? Forse perché centra il fatto l'alternatore funziona nel verso opposto ? - Giuseppe Verde 15 Marzo 2016
Oppure forse ho capito. Poiché il rendimento complessivo è del 98% , allora vuol dire che il compressore può comprimere il fluido senza "preoccuparsi" di disperdere tanto calore, in quanto (in parte) recuperato dall'alternatore sotto forma di energia elettrica (0,98 complessivo). L'alternatore a sua volta fornisce (in senso contrario) energia elettrica senza "preoccuparsi" di dissipare tanta energia senza utilizzarla, in quanto in parte impiegata dal funzionamento del compressore (0,98 complessivo). Giusto? - Giuseppe Verde 15 Marzo 2016
Si tratta del complesso motore elettrico + alternatore che produce il $98\%$ della corrente inserita, non l'alternatore singolarmente, che ha un rendimento di $0,9$ (stando ai tuoi dati). Un alternatore $\text{non può}$ "recuperare" energia elettrica dal calore: per far questo occorrono dispositivi che sfruttino l'effetto Seebeck, come abbiamo detto in precedenza (termocoppia). Il $98\%$ che abbiamo ottenuto non tiene conto di calori ceduti o assorbiti se non nel fatto che i rendimenti delle stesse componenti sono percentuali che comprendono anche dispersioni di energia sotto forma di calore. - Giovanni Barazzetta 17 Marzo 2016
Ok. Ma in tutto questo, il compressore, avente una energia meccanica di 0,236 KW, comprime il fluido? o questa energia serve solo per alimentare l'alternatore che è posto in serie ad esso? - Giuseppe Verde 17 Marzo 2016
Scusa ma allora credo di non avere capito bene, dato che un motore elettrico non ha bisogno di fluido da comprimere per funzionare. Hai a disposizione un compressore azionato da un motore elettrico? Il coefficiente di rendimento di $0,8$ è legato al compressore o al motore elettrico? - Giovanni Barazzetta 17 Marzo 2016
Forse mi sono spiegato io male. Dall'esercizio ho collegato in serie un compressore ad un alternatore. Ora da questo collegamento in serie, mediante i dati dell'esercizio, ottengo che il compressore sfrutta energia meccanica di 0,236 KW , mentre l'alternatore produce corrente elettrica pari a 0,0531 KW. Ti trovi ? Di conseguenza il rendimento complessivo risulta essere di 0,98. - Giuseppe Verde 17 Marzo 2016
Quindi 0,236 KW di energia meccanica sfruttata per il compressore, viene utilizzato per comprimere un fluido generico. Sbaglio qualcosa? - Giuseppe Verde 17 Marzo 2016
quindi 0,8 di rendimento è legato al compressore, mentre 0,9 all'alternatore. - Giuseppe Verde 17 Marzo 2016
Adesso ripropongo l'esercizio nella sezione delle domande, cercando di essere più chiaro :) - Giuseppe Verde 17 Marzo 2016