09 Sistemi aperti allo scambio di massa

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SISTEMI APERTI ALLO SCAMBIO DI MASSA Il sistema aperto o fluente è molto comune nella applicazioni tecniche della Termodinamica: turbine, compressori, pompe, ugelli, di ffusori e scambiatori di calore sono esempi di sistemi aperti. Nella sua rappresentazione più semplice il sistema aperto è schematizzabile con un condotto (tubo) delimitato da due aperture, una di ingresso e l’altra di uscita del fluido e da una superficie laterale chiusa allo scambio di massa. Tutto il contorno della superficie del sistema si chiama superficie di controllo, essa racchiude il volume di controllo. Attraverso il volume di controllo scorre il fluido è su questo volume focalizzeremo la nostra attenzione. Volume di controllo (tuto ciò che c’è dentro) limitato da: Superficie di controllo Porta/e d’ingresso Porta/e di uscita Energia termica per unità di tempo scambiata dal sistema attraverso il suo contorno, con L, ambiente. [W] o [J/s] Lavora d’elica, lavoro meccanico per unità di tempo [W] o [J/s] In generale la superficie di controllo può essere fissa o si può deformare nel tempo rispetto ad un sistema di riferimento inerziale. Senza perdere troppo in generalità tratteremo solo sistemi aperti con superficie indeformabili. Consideriamo inoltre regimi stazionari in cui cioè tutte le variabili termodinamiche non dipendono dal tempo. Per tali regimi la portata di fluido entrante nel sistema è uguale a quella uscente a dal sistema stesso. Lo studio del sistema aperto comporta la scrittura degli usuali bilanci di energia e di entropia cui si aggiunge il bilancio di massa. BILANCIO DI MASSA La portata massima è la massa di fluido che transita attraverso una sezione del controllo nell’unita di tempo. Supponendo il moto unidirezionale la velocità media del fluido sulla sezione di area A pari a w e che la massa…