Università degli Studi di Perugia

• Impianti di conversione dell'energia
• Macchine a Fluido

MACCHINE l'esame si compone di una verifica scritta seguita da una verifica orale (prova scritta valore 20/30 prova orale 10/30) cosi distribuiti nei due moduli: (MODULO MACCHINE A FLUIDO valore totale 15/30) Prova scritta consistente nel risolvere degli esercizi numerici sulle macchine a fluido (valore 10/30 - minimo per ammissione all'orale 4/10 ) seguita da verifica orale (valore 5/30) (MODULO IMPIANTI DI CONVERSIONE ENERGETICA valore totale 15/30) Prova scritta consistente nel risolvere degli esercizi numerici sugli impianti di conversione dell'energia (valore 10/30 - minimo per ammissione all'orale 4/10) seguita da verifica orale (valore 5/30)

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Richiami di termodinamica: grandezze e piani termodinamici, trasformazioni notevoli, compressione, espansione, recupero e controrecupero, primo e secondo principio della termoedinamica, exergia - Cicli a vapore - Rankine-Hirn - Ciclo base - Lavoro e rendimento ideale, limite e reale - Parametri operativi ottimali -  Miglioramenti al ciclo base - Rigenerazione termica - infiniti spillamenti. z spillamenti - Risurriscaldamenti successivi - Regolazione di potenza - Circuito aria fumi - Circuito acqua vapore - Componentistica - Cicli turbogas - ciclo base - Lavoro e rendimento ideale, limite e reale - Parametri operativi ottimali - Miglioramenti al ciclo base - Rigenerazione termica - Interrefrigerazione - post combustione - Regolazione di potenza - impianti a più alberi - Componentistica - Cicli misti gas-vapore -  cicli combinati - caldaie a più livelli di pressione - cicli STIG - HAT - RWI - Cenni sulla propulsione aerospaziale - Motori a combustione interna - Ciclo Beau de Rochas - Otto - Diesel - Sabbathè - Lavoro e rendimento ideale, limite e reale - Schemi impiantistici motori a 2 tempi e 4 tempi - Formula della potenza - Alimentazione e sovralimentazione - Carburatore - Iniettori - Emissioni - Distribuzione - Energia nucleare e celle a combustibile - Fonti Rinnovabili - Solare - Eolico - Idroelettrico - Geotermico - Maree - OTEC   

Richiami di termodinamica e relativi principi - Impianti a vapore - Impianti turbogas - Motori a combustione interna - Cicli misti - Impianti per le fonti rinnovabili

Lezioni frontali

G. Bidini, "Impianti di conversione energetica" Ed. Anteo, Perugia, 2008
C.Caputo, "Impianti termici" Ed. Masson
S. Stecco, G. Manfrida, "Impianti di conversione energetica", Pitagora.
Appunti alle lezioni

Capacità di calcolare gli scambi di energia (calore e lavore) in impianti e relativi componenti - Capacità di disegnare il diagramma di processo di un generico impianto energetico a fonte fossile o rinnovabile - Conoscenza dei principali componenti e relative funzioni degli impianti di conversione energetica - Conoscenza delle prestazioni degli impianti energetici e delle relative tecniche di miglioramento

Settembre - Dicembre

Giovedi 15-18; Venerdi 11-13

Consigliate

Terni

Unità didattica: Introduzione allo studio delle Macchine (10 ore)
Introduzione: definizione di Macchine a Fluido (MaF), relazione macchine-impianti di conversione dell'energia. Classificazione MaF. Cenni Sulla Teoria Della Similitudine: analisi dimensionale ed adimensionale, Teorema di Buckingham, Raggruppamenti dimensionali notevoli, Numero di Reynolds e di Mach. Numero di giri specifico, coefficienti di portata e di pressione, Introduzione all'aerodinaica, strato limite, portanza e resistenza, Galleria del Vento

Unità didattica: Turbomacchine a fluido comprimibile (30 ore)
Introduzione: definizioni ed impostazione dell'analisi Equazioni cardinali dell'efflusso Efflusso in condotti statorici Compromibilità del flusso ed Eq. di Hugoniot, Eq. di De Saint Venant, pressione critica, grandezze totali, sistemi di misura della velocità, Ugelli e diffusori subsonici/supersonici, Cono di Stodola, Criteri di dimensionamento degli ugelli Efflusso nei condotti rotorici Configurazioni dei condotti rotorici. Triangoli di velocità. Scambio di lavoro fluido/paletta. efflusso in stadi di turbina, grado di reazione. Rotalpia. diagramma di espansione, rendimento di palettatura. Turbine Analisi per gradi di reazione notevole: Stadio R=0 e R = 0,5, Rendimento volumetrico, umidità del vapore. Cenni ai fenomeni tridimensionali: Cenno alle turbine a flusso radiale.; Regolazione delle turbine per laminazione e parzializzazione. Confronto turbine azione/reazione R=0 e R=0,5. Turbine multistadio e configurazione delle turbine a vapore. Turbine a salti di pressione ed a salti di velocità. Criteri di dimensionamento di stadi ad azione e reazione. Compressori centrifughi Introduzione ai compressori centrifughi, Palettatura, triangoli di velocità. Analisi adimensionale coefficienti di portata e di pressione, Curve caratteristiche: Slip Factor e genesi del carico palare. Organi statorici: diffusore e voluta. . Dimensionamento di un compressore centrifugo Compressori assiali Introduzione ai compressori assiali. Palettatura, triangoli di velocità. Curva caratteristica. I compressori in circuito: pompaggio e stallo. Fenomenologia dell'efflusso nel vano interpalare Insufficienza dell'approccio 1D, profili di pressione e generazione del carico palare. Dimensionamento di stadio di compressore assiale.

Unità didattica: Turbomacchine a fluido incomprimibile (10 ore)
Eq. caratteristiche per flusso incomprimibile, teorema di Bernoulli Turbine Introduzione all'energia idroelettrica: caratteristiche generali delle turbine idrauliche. Grado di reazione delle turbine idrauliche.Tipologie costruttive e caratteristiche delle turbine Pelton, Francis e Kaplan. Triangoli di velocità delle turbine Pelton, Francis e Kaplan e relativo grado di reazione. Pompe Classificazione delle pompe, Analisi adimensionale coefficienti di portata e di pressione, Pompe volumetriche, Pompe centrifughe: descrizione e analogie pompa-compressore centrifugo. Palettatura, triangoli di velocità. Curva caratteristiche e genesi del carico palare. Organi statorici: diffusore e voluta. Cavitazione Descrizione della cavitazione. Condizione di non cavitazione in un impianto. NPSH. Analisi di pompe in circuito, pompe in serie ed in parallelo, Dimensionamento di una pompa centrifuga.

Richiami di termodinamica ed analisi dimensionale, equazioni del moto per fluidi comprimibili ed incomprimibili, analisi e dimensionamento di ugelli e rotori per macchine ad azione e reazione, analisi e dimensionamento di turbine e compressori assiali e centrifughi. Macchine idrauliche, Pelton, Kaplan e Francis pompe centrifughe, NPSH, richiami di aerodinamica.

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche
La verifica consiste in una prova scritta (circa 90 minuti), consistente nella risposta ad un quesito aperto su aspetti teorici ed una applicazione numerica. Il superamento della prova scritta consente l'ammissione alla prova orale (circa 20 minuti), che consiste in due quesiti aperti su aspetti teorici o di applicazione numerica.

G. Bidini, "Le turbomacchine" Ed. Anteo, Perugia, 2008
C.Caputo, "Le turbomacchine" Ed. Masson
S. Stecco, G. Manfrida, Turbomacchine, Pitagora.
Appunti alle lezioni

Acquisire metodologie e strumenti di calcolo di base per l'analisi, la progettazione e la verifica delle prestazioni di turbomacchine motrici ed operatrici operanti con fluidi comprimibili ed incomprimibili ed il loro inserimento all'interno dei relativi circuiti.

Febbraio-Maggio

Giovedi 15-18, Venerdi 11-13

consigliata

Terni