Nuova Enciclopedia Italiana - Volume di Gerolamo Boccardo
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diagrammae q la quantità di calore ceduta al refrigerante nel primo periodo di compressione CD, il calore convertito in lavoro utile sarà Q—q, e l'effetto utile della macchina calorica, intendendo per esso il rapporto della parte di calore utilizzata al calore
Q—Q.
totale speso, sarà rappresentato da q— ; ponendoin questa espressione i valori di Q e q forniti dall'analisi, si trova l'effetto utile della macchina ter-
T_imica teorica essere espresso da ^ ^ ^, essendo
T la temperatura in centigradi del forno, e t quella del refrigerante. Se la dimostrazione di questa semplicissima forinola, anche pei soli gas permanenti, non può darsi, almeno finora, in modo elementare, è però facile il verificare l'esattezza di questa espressione sopra quanti si vogliano esempi numerici, siccome propose di fare il professore cavaliere Cavallero nel suo Corso di letture tecniche normali sulle macchine motrici, professato presso il regio Museo Industriale Italiano, Torino 1867. Descrivasi il diagramma ABCD, ed ottenuta l'area compresa fra le due isotermiche e le due adiabatiche mediante la regola di Simpson, od i metodi di quadratura meccanica conosciuti, si divida quell'area, che rappresenta il lavoro raccolto, per 425, equivalente meccanico del calore (V. Termodinamica), e si otterrà il calore convertito in lavoro esterno Q — q. Il calore speso, cioè quello che il gas ha ricevuto dal focolare, fu soltanto quello necessario per farlo espandere a temperatura costante durante il primo periodo AB del diagramma; dunque questo calore totale speso Q non è altro che il calore sparito nello stesso periodo, ossia l'equivalente in calore del lavoro esterno figurato nell'al ea ABv{,vrt ; per determinarne il valore si dovrà quindi dividere anche quest'area per 425. Dividendo poi il calore utilizzato per quello speso, si otterrà il valore dell'effetto utile del fluido che si potrà paragonare con quello, calcolato direttamente colla espressione analitica surriferita, ponendovi per T e t i valori delle temperature conosciute dalle due sorgenti. Qui non abbiamo che indicato il procedimento ; e tralasciando per brevità di dire in qual modo si possa, coi dati TeCavallero.
Non possiamo tralasciare le conseguenze impor-
X_ltantissime che emergono dalla formola 273 » risulta da questa come ad accrescere il rendimento delle macchine caloriche occorra aumentare il più possibile il valore di T e diminuire quello di t, riscaldare cioè il fluido alla temperatura massima e raffreddarlo alla temperatura più bassa possibile ; il che significa, in altro linguaggio più pratico, scegliere innanzitutto quel fluido che è suscettivo di operare fra due limiti di temperatura tra loro maggiormente discosti; quanto poi alla temperatura t del refrigerante, essa è determinata dal mezzo in cui viviamo, qualunque sistema di refrigerante artificiale costando sempre più di quanto può pro-
durre ; quanto alla temperatura T iniziale del fluido, non potrà poi salire oltre 300°, se non si vuole cadere negli inconvenienti di un troppo rapido logoramento degli organi costitutivi della macchina, e di un aumento tale di tensione del fluido da richiedere recipienti di resistenza straordinaria. Ma pure ammettendo che T e < possano farsi rispettivamente uguali a 300° e 0°, si trova il massimo rendimento delle macchine termiche essere solo diossia poco più del 50 per 100; senza tener
conto del calore perduto attraverso il forno ecc. ecc. Quindi apparisce quale enorme quantità di calore vada necessariamente perduta anche nelle macchine termiche le più perfette.
III. Diagrammi dei motori a fuoco industriali. — Motori a gas. — Passiamo ora brevemente in rivista i diagrammi di tutte le macchine a fuoco adoperate nell'industria, cominciando dai motori ad aria calda. In alcuni di essi l'aria viene riscaldata e raffreddata a pressione costante, come nelle due macchine di Ericsson e nella macchina di Joule ; in altri a volume costante, come nella macchina di Stirling ed in quella di Laubereau ; in altri finalmente l'aria viene riscaldata a volume costante e raffreddata a pressione costante, come nella macchina àd aria, sistema Girard, e nella macchina a miscuglio gasoso detonante di Lenoir.
Le macchine ad aria calda con rigeneratore, se per una parte economizzano il calore spogliandone il fluido dopo che ha operato sullo stantuffo motore, per altra parte creano una resistenza ulteriore ed abbastanza notevole al movimento dell'aria ; nella macchina prima di Ericsson le tele metalliche presentavano complessivamente 27 milioni di cellule. — Le macchine caloriche a rinnovazione di fluido, ossia quelle in cui ad ogni colpo (andata e ritorno degli stantuffi) la massa di gas operante trovasi espulsa dal motore e surrogata da nuovo fluido, presentano in generale su quelle senza rinnovazione di fluido l'inconveniente, che la pressione finale in ciascun colpo deve essere maggiore od almeno uguale a quella del mezzo nel quale il fluido si scarica, per esempio, alla pressione atmosferica se trattasi di motore ad aria ; e non potendosi perciò spingere l'espansione oltre un determinato limite, il lavoro esterno sviluppato dal gas è relativamente minore di quello dato dalle macchine nelle quali agisce continuamente la stessa massa di fluido; oltre ciò, si perderebbe una considerevole quantità di calore, esportato dal fluido, qualora non lo si economizzasse con qualche rigeneratore, 0 non servisse a qualche altro uso, al riscaldamento, per esempio, dell'ambiente nel quale la macchina si trova.
Il diagramma della fig. 2086 è costituito da due linee isotermiche AB e CD alla temperatura rispettiva T del focolare, e t temperatura esterna, e dalle due rette DA e BC di espansione e compressione a piena pressione ; nelle macchine che sono da esso rappresentate (come nelle macchi ne Ericsson) si aspira un volume t^ d'aria alla pressione esterna t>jC ed alla temperatura pure esterna t ; quest'aria viene compressa a temperatura costante t fino a ridurla al volume t>2 portandola alla pressione e>aD
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