Nuova Enciclopedia Italiana - Volume di Gerolamo Boccardo
diagramma
439
espansione AB non potrebbe considerarsi siccome una adiabatica, ma che dopo l'esplosione decresce molto più rapidamente, e che sul finire della cuna presenta molte sinuosità prodotte dai tremiti della macchina nei frequenti scoppii di gas. Ma, tanto per queste macchine, come per tutte quelle enumerate finora, avremo occasione di presentare al lettore i diagrammi veri descritti dalle macchine stesse, di confrontarli con quelli teorici ora spiegati e di ricavare poi tutte le conseguenze rispetto all'utile impiego di ciaschedun sistema di motore; le quali cose per altro non ci sarebbero state possibili, se non avessimo fatto precedere le cognizioni svolte in questo articolo. Fin qui dei diagrammi delle macchine a gas: vediamo quelli ancora delle macchine a vapore.
IV. Diagrammi delle macchine a vapore. — All'articolo Vapore (macchina a) si dice, riguardo al modo con cui il vapore agisce nei cilindri di queste macchine, distinguersi esse in macchine senza espansione, e macchine ad espansione; che nelle prime il vapore entra nel cilindro durante l'intera corsa dello stantuffo e senza interruzione; che nelle seconde il vapore, cessando di entrare nel cilindro, quando lo stantuffo ha già percorso una certa parte della sua corsa, colla sua forza elastica di espansione compie la restante parte. Non ci occuperemo delle prime, rarissimamente adoperate; considereremo brevemente le seconde; in esse talvolta il vapore agisce saturo, e talvolta è soprariscaldato. All'articolo citato abbiamo spiegato il vapore saturo, quello generato nelle caldaje comunemente in uso, quello che possiede la tensione massima corrispondente alla sua temperatura: diremo qui di passaggio e per intenderci, che vapore soprariscaldato ad una data temperatura è quello, la cui forza elastica o tensione è minore della massima tensione possibile a quella temperatura ; quali siano i mezzi praticabili nell'industria per generare vapore soprariscaldato, e quali essenziali differenze abbiano a notarsi fra i vapori soprariscaldati e quelli allo stato saturo, lo diremo altra volta. Ci basti per ora il distinguere le macchine a vapore saturo e le macchine a vapore soprariscaldato; ciascuna di queste due classi si suddivide in due altre per tener conto del modo con cui l'espansione ha luogo, e si hanno così le seguenti quattro classi di macchine a vapore, divisione proposta da Rankine nella sua opera, A Manual of the steam Engine and other prime movers, ed ora generalmente adottata. La prima classe comprende le macchine a vapore saturo, che si espande in cilindro impermeabile al calore, cioè secondo un'a-diabatica : la seconda le macchine a vapore saturo, che si espande conservandosi saturo, essendo all'uopo esternamente riscaldato; la terza classe comprende le macchine a vapore soprariscaldato, cspan-dentesi in ciliudro impermeabile al calore, epperciò secondo un'adiabatica, e la quarta le macchine a vapore soprariscaldato, che si espande a temperatura costante e prossimamente secondo una curva isotermica, essendo il cilindro circondato esternamente d'una camicia di vapore. Ancor qui dobbiamo considerare quattro curve di espansioni speciali : le adiabatiche del vapor saturo, e le adiabatiche del vapore soprariscaldato, le curve del vapore saturoche si conserva tale, e le isotermiche del vapore soprariscaldato. Come, trattando dei gas, abbiamo date le equazioni di quelle curve, e le costanti che si riferivano all'aria atmosferica, daremo qui le equazioni che servono a determinare quelle quattro curve di espansione per il vapore d'acqua.
Quando la espansione del vapor d'acqua saturo succede come in vaso impermeabile al calore, cioè secondo un'adiabatica, è lecito prendere l'equazioneio
pv* = p suggerita da Rankine, che la trovò per punti sperimentalmente, e nella quale p e v esprimono le coordinate di un punto qualunque della curva, ossiauo la pressione ed il volume del chilogramma di vapore in un punto qualsivoglia del suo periodo di espansione, e p è una costante da determinarsi, conoscendosi le coordinate di un punto della curva.
Nelle macchine ancora a vapore saturo, ma quando nel cilindro motore, riscaldato esternamente, il vapore si-conserva sensibilmente saturo anche durante la sua espansione, si può adottare per l'equazione della curva di espansione, secondo lo stesso Rankine, la vpm=a, essendo v il volume di un chilogrammo di vapore saturo in metri cubi, p la sua tensione in atmosfere, a ed m due quantità costanti uguali rispettivamente ad 1,670 e 0,941. Come unita a queste equazioni deve però considerarsi pure la relazione esistente fra la pressione p e la temperatura t del vapore saturo, dedotta ancora da Rankine dietro le note ed autorevolissime esperienze di Regnault
.__B C
°g P 273 + / (273-M)2 di cui parleremo all'articolo Vapore (macchina a), dando eziandio il valore da assegnarsi alle costanti A, B, C per il vapor d'acqua saturo.
Quanto ai vapori soprariscaldati, stante la scarsità delle esperienze fatte, l'ipotesi più plausibile che possa farsi intorno alla loro natura, dal punto di vista meccanico, è quella di risguardarli come gas permanenti; ciò che giustifica la denominazione data ai medesimi di vapori-gas; e le esperienze di Regnault ci dicono che per potere abbracciare questa ipotesi bisogna che il vapore soprariscaldato occupi almeno un volume eguale di 5/.4 di quello che occuperebbe allo stato saturo colla stessa pressione; od, in altre parole, che la sua pressione non superi i 4/5 di quella che corrisponde al vapore saturo a quella temperatura. Entro tali limiti adunque per il vapore soprariscaldato espandentesi in cilindro impermeabile al calore, si avrà per l'equazione dell'adiabatica quella già riferita dei gas perfetti pvY—v ed il rapporto y puossi ritenere compreso fra 1,3 e 1,4. Per il vapore soprariscaldato e dila-tantesi in cilindro riscaldato esternamente da camicia di vapore, si riterrà l'equazione di elasticità o legge di Mariotte pv=u.
Alle quattro classi di macchine a vapore enumerate corrispondono quattro diagrammi speciali. Nelle macchine della prima classe si ha il diagramma indicato dalla fig. 2091. Chiamasi ancor qui corsa diretta dello stantuffo quella che lo stantuffo compie sotto l'azione della forza espansiva del vapore, e corsa retrograda quella che lo stantuffo compie per ritornare al punto da cui era partito, e nella quale
| |
Vapore Rankine A Manual Engine Rankine Rankine Rankine Regnault Vapore Regnault Mariotte Fin
|
