Sulla misura delle curve prestazionali dei sistemi di ... - Presentazione

Mentre nella condizione A non si è osservato alcuno scostamento tra le temperature misurate nelle
due stazioni di misura poste all’ingresso della macchina (Fig.1), nella condizione B, probabilmente
caratterizzata da fenomeni di stallo del compressore, tale differenza è risultata significativa (ΔTT1 ≈
4 K). In quest’ultima situazione operativa l’oscillazione di pressione a valle è risultata affetta da
armoniche ad alta frequenza (presenti anche nelle altre condizioni e pari a circa 1 kHz) di ampiezza
maggiore rispetto alla condizione A.
2.3 Valutazione del rendimento
Il rendimento isentropico del compressore viene usualmente determinato mediante una procedura di
tipo diretto attraverso rilievi di pressione e temperatura in opportune stazioni di misura a monte ed a
valle della macchina. Nell’ipotesi di gas perfetto e trascurando le variazioni del calore specifico del
fluido con la temperatura, l’efficienza total-to-total del compressore (ηcTT) può essere calcolata mediante
la relazione:
cTT
T
k1
p k
T 2
T1
1
p
T1
T T
T 2 T1
Molteplici aspetti quali la scelta dei trasduttori utilizzati, la disposizione e la geometria delle sezioni
di misura e le caratteristiche delle porzioni di circuito interposte fra la macchina e tali sezioni possono
tuttavia influenzare notevolmente i valori di efficienza calcolati, rendendo problematico il confronto
fra i dati rilevati con sistemi sperimentali differenti.
Nel caso in cui, per poter garantire un’adeguata affidabilità dei rilievi effettuati, le stazioni di misura
siano collocate ad una distanza non trascurabile dalle flange d’accoppiamento, ogni variazione
dello stato termodinamico del fluido all’interno dei condotti di collegamento (dovuta fenomeni di
scambio termico, perdite di carico, ecc.) viene di fatto conglobata nei processi che hanno luogo
all’interno della macchina.
Un aspetto sicuramente non secondario è rappresentato dalla metodologia utilizzata per la valutazione
della temperatura e della pressione del fluido nelle sezioni di misura. Normalmente viene rilevata
la sola pressione statica di parete attraverso più prese di misura (realizzate con un foro di piccolo
diametro); il livello totale della pressione viene poi calcolato facendo riferimento alla portata
media evolvente, assumendo una distribuzione uniforme della velocità del flusso nella sezione di
misura.
Il rilievo della temperatura è usualmente condotto, per le applicazioni automotive, mediante termocoppie
o termoresistenze. Normalmente si assume che il segnale proveniente dal sensore, immerso
perpendicolarmente al flusso, corrisponda ad un valore totale della temperatura. Va tuttavia considerato
che la posizione della sonda, trasversale rispetto al flusso, crea disuniformità tra il punto di
ristagno e la parte diametralmente opposta del sensore; il valore misurato non è quindi da ritenersi
esattamente quello totale quanto piuttosto un valore intermedio tra il livello statico e quello totale. A
questo va aggiunta la dimensione non trascurabile dell’elemento sensibile del misuratore ed il fatto
che, per esigenze di resistenza meccanica, questo non sia bagnato direttamente dal flusso, ma sia
spesso inserito in una guaina metallica e da questa isolato mediante opportuni materiali. Esiste
quindi un’incertezza intrinseca nella determinazione dei livelli di temperatura che tende ad essere
maggiore all’aumentare della velocità del flusso (ossia quando il valore statico e quello totale differiscono
maggiormente tra loro).
E’ quindi evidente il ruolo fondamentale che assume la localizzazione delle stazioni di misura di ingresso
e di uscita del compressore rispetto alle flange d’accoppiamento: queste possono essere ricavate
nei tratti di tubazione nelle immediate vicinanze della macchina, ovvero posizionate ad una
certa distanza da essa dove, per ragioni di spazio, è possibile incrementare la sezione dei condotti
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