MACCHINE

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
MACCHINE A FLUIDO (ING-IND/08)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Il corso fornisce le conoscenze di base sulla teoria delle Macchine a fluido, intese sia come componenti che come impianti per la conversione di energia. All'allievo vengono dapprima fornite le nozioni necessarie alla comprensione dei fenomeni alla base delle principali trasformazioni energetiche, per poi passare all'analisi degli impianti motori termici più comuni.

Prerequisiti

La frequenza al corso richiede conoscenze di base di Analisi Matematica, Fisica, Termodinamica e Meccanica dei Fluidi.

Contenuti dell'insegnamento

onti energetiche tradizionali e rinnovabili.
I sistemi energetici e le macchine a fluido.
Richiami di termodinamica. Applicazioni delle equazioni fondamentali. Valutazione del lavoro scambiato nei rotori delle turbomacchine assiali e radiali.
Sfruttamento dell'energia idraulica. Sfruttamento dell'energia dei combustibili.
Cicli e pseudocicli termodinamici. Catena dei rendimenti e consumo specifico. Costo dell'energia, coefficiente di utilizzazione.
Le turbomacchine a fluido comprimibile.
Compressione e dell'espansione sui piani termodinamici. Andamento dell'espansione in uno stadio di turbina assiale.
Macchine operatrici.
Impianti motori a vapore. Generatori di vapore. Surriscaldatori ed economizzatori. Preriscaldatori d'aria. Il condensatore ed il degasatore. Turbine a gas.
Motori a combustione interna.

Programma esteso

Consumi energetici in Italia e nel mondo: fonti energetiche tradizionali e rinnovabili. I sistemi energetici e le macchine a fluido: tipologia e classificazione. Richiami di termodinamica: 1° e 2° principio, gas e vapori. Applicazioni delle equazioni fondamentali: continuità, energia e quantità di moto. Valutazione del lavoro scambiato nei rotori delle turbomacchine assiali e radiali. Sfruttamento dell'energia idraulica: impianti a bacino e ad acqua fluente. Le turbine idrauliche: turbine Pelton, Francis, Kaplan. Sfruttamento dell'energia dei combustibili: processi di combustione e proprietà dei combustibili. Bilanci di massa, composizione dei prodotti, rapporto aria/combustibile. Cicli e pseudocicli termodinamici. Catena dei rendimenti, consumo specifico. Costo dell'energia, coefficiente di utilizzazione. Le turbomacchine a fluido comprimibile. Equazione di De St. Venant, effetto della comprimibilità e pressione dinamica, equazione di Hugoniot, numero di Mach, ugelli e diffusori ideali e reali. Equazione della portata negli ugelli. Andamento della compressione e dell'espansione sui piani termodinamici; rendimenti di compressione e di espansione. Andamento dell'espansione in uno stadio di turbina assiale: salto entalpico rotorico, grado di reazione, triangoli delle velocità e rapporto cinematico fondamentale. Macchine operatrici: cenni alle tipologie; definizione di prevalenza. Curve caratteristiche. Impianti motori a vapore: circuito elementare, cicli a vapor saturo e surriscaldato. Generatori di vapore: tipologia e schemi di massima. Rendimento del generatore di vapore. Surriscaldatori ed economizzatori. Preriscaldatori d'aria. Il condensatore e le torri di raffreddamento. Il degasatore. La rigenerazione.Turbine a gas, cicli di riferimento, rendimento e lavoro unitario, ottimizzazione. Rapporto aria- combustibile, camere di combustione. Problemi delle alte temperature, raffreddamento delle pale, materiali. Motori a combustione interna. Principi di funzionamento e componenti fondamentali. Cicli termodinamici ideali. Calcolo della potenza nei motori a combustione interna. Pressione media effettiva. Coefficiente di riempimento. Cenni alle curve caratteristiche.

Bibliografia

O.Acton, C.Caputo, Macchine a fluido, vol.1, 'Introduzione allo studio delle Macchine', UTET, 1979.
O.Acton, C.Caputo, Macchine a fluido, vol.2, 'Impianti Motori', UTET, 1992. O.Acton, Macchine a Fluido, vol.3, "Turbomacchine", UTET, 1990. G.Ferrari, "Motori a Combustione Interna", Il Capitello, 2016. C.Caputo, "Gli impianti convertitori di energia", Masson, 1989. C.Caputo, "Le turbomacchine", Masson, 1989.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche su argomenti del corso.

Modalità verifica apprendimento

Esame scritto ed orale. L'esame finale prevede una prova scritta su un esercizio numerico e domande orali sugli argomenti del corso.

Altre informazioni

E' vivamente consigliata la frequenza alle lezioni ed alle esercitazioni del corso.