03-07-2024 - Energy systems - Centrifugal compressors [EN]-[IT]

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~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

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ENGLISH
03-07-2024 - Energy systems - Centrifugal compressors [EN]-[IT]

Centrifugal Compressors
Centrifugal compressors are also called turbochargers.
Turbochargers are thermal operating machines in which the work done externally on the shaft is transferred to the fluid as compression work.

Dimensionless parameters
The dimensionless parameters to describe the performance of turbochargers are as follows.
Pressure coefficient

Flow coefficient
for radial compressors

for axial compressors

Loss coefficient

Single stage centrifugal compressor
Below is a sketch of a single stage centrifugal compressor.

The volute (also called scroll or screw) collects the gas and sends it to the delivery port.
In these compressors the impeller is made up of a disk integral with a hub which cantilevers the vanes.
These centrifugal compressors are used for modest compression ratios with a maximum of around 4 and with not very high efficiency.
The diffuser can be made with appropriately profiled blades or without blades.
NOTE: centrifugal compressors handle modest flow rates, up to a maximum of 50 m3/s.

Expressions of work and degree of reaction
The formulas relating to the work and degree of reaction of a centrifugal compressor are shown below.

Expression of the work of a centrifugal compressor

Expression of the degree of reaction of a centrifugal compressor

What is meant by stalling of a centrifugal compressor
The stall of a centrifugal compressor is the detachment of the fluid vein from the blades.
In a centrifugal compressor stall can occur during the machine adjustment phases.
What causes it?
Stall is induced by angles of incidence that are too high, by excessive deviations imposed on the fluid and by strong pressure gradients opposing the flow motion

In summary, stall in a centrifugal compressor is a condition of flow instability that reduces efficiency and can cause mechanical damage if left uncontrolled.

What is meant by pumping a centrifugal compressor
Pumping, on the other hand, is a phenomenon of forced oscillation of all the fluid included in the machine and in the suction and delivery pipes.
Therefore it is a phenomenon of flow instability that involves the entire compression system and manifests itself with cyclic oscillations of flow and pressure. Pumping can cause potential mechanical damage.

Conclusions
Centrifugal compressors are operating machines used to increase the pressure of a gas through the use of centrifugal force.

Request
Have you ever heard of centrifugal compressors? Did you know that
Are centrifugal compressors also used in automotive, mainly as part of engine supercharging systems?

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ITALIAN
03-07-2024 - Sistemi energetici - Compressori centrifughi [EN]-[IT]

Compressori centrifughi
I compressori centrifughi sono chiamati anche turbocompressori.
I turbocompressori sono macchine termiche operatrici nelle quali il lavoro compiuto dall’esterno sull’albero viene trasferito al fluido come lavoro di compressione.

Parametri adimensionali
I parametri adimensionali per descrivere le prestazioni dei turbocompressori sono i seguenti.
Coefficiente di pressione

Coefficiente di portata
per compressori radiali

per compressori assiali

Coefficiente di perdita

Compressore centrifugo monostadio
Qui di seguito uno schizzo di un compressore centrifugo monostadio.

La voluta (chiamata anche chiocciola o coclea) raccoglie il gas e lo invia alla bocca di mandata.
In questi compressori la girante è costituita da un disco solidale ad un mozzo che porta a sbalzo le palette.
Questi compressori centrifughi vengono impiegati per rapporti di compressione modesti con max circa 4 e con rendimenti non molto elevati.
Il diffusore può essere realizzato con palette opportunamente profilate o senza palettatura.
NOTA: i compressori centrifughi smaltiscono portate modeste, fino ad un massimo di 50 m3/s.

Espressioni del lavoro e del grado di reazione
Qui di seguito sono mostrate le formule relative al lavoro e del grado di reazione di un compressore centrifugo.

Espressione del lavoro di un compressore centrifugo

Espressione del grado di reazione di un compressore centrifugo

Cosa si intende per stallo di un compressore centrifugo
Lo stallo di un compressore centrifugo è il distacco della vena fluida dalla palettatura.
In un compressore centrifugo lo stallo può avvenire nelle fasi di regolazione della macchina.
Da cosa viene indotto?
Lo stallo viene indotto da angoli di incidenza troppo elevati, da deviazioni eccessive imposte al fluido e da forti gradienti di pressione opposti al moto del flusso

In sintesi, lo stallo in un compressore centrifugo è una condizione di instabilità del flusso che riduce l'efficienza e può causare danni meccanici se non controllata.

Cosa si intende per pompaggio di un compressore centrifugo
Il pompaggio, invece, è un fenomeno di oscillazione forzata di tutto il fluido compreso nella macchina e nelle tubazioni di aspirazione e mandata.
Quindi è un fenomeno di instabilità del flusso che coinvolge l'intero sistema di compressione e si manifesta con oscillazioni cicliche del flusso e della pressione. Il pompaggio può causare potenziali danni meccanici.

Conclusioni
I compressori centrifughi sono macchine operatrici utilizzate per incrementare la pressione di un gas attraverso l'uso di forza centrifuga.

Domanda
Avete mai sentito parla di compressori centrifughi? Lo sapevate che
i compressori centrifughi sono utilizzati anche nell'automobilismo, principalmente come parte dei sistemi di sovralimentazione dei motori?

THE END