Insegnamento MACCHINE E SISTEMI ENERGETICI

Nome del corso Ingegneria meccanica
Codice insegnamento 70A00109
Curriculum Gestionale
Docente responsabile Gianni Bidini
Docenti
  • Gianni Bidini - Didattica Ufficiale
Ore
  • 81 Ore - Didattica Ufficiale - Gianni Bidini
CFU 9
Regolamento Coorte 2017
Erogato Erogato nel 2018/19
Erogato altro regolamento
Attività Caratterizzante
Ambito Ingegneria energetica
Settore ING-IND/08
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Motori volumetrici
Turbomacchine
Sistemi energetici :Impianti a combustione esterna, Impianti motori turbina a gas, Cicli combinati gas-vapore, Cogenerazione di energia elettrica e termica, Impianti idroelettrici.
Testi di riferimento TESTI CONSIGLIATI:
1. G. BIDINI, Macchine 1 Turbomacchine, Ed. Anteo, Perugia, 2010
2. G. BIDINI, Macchine 2 Macchine volumetriche, Ed. Anteo, Perugia, 2009.
3. G. BIDINI, Macchine 3 Sistemi energetici, Ed. Anteo, Perugia, 2011
4. G. BIDINI. Esercizi di impianti di conversione dell’energia, Ed Margiacchi-Galeno, Perugia, 2004
Obiettivi formativi L'insegnamento rappresenta il primo corso di impianti e componenti di sistemi energetici
L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire agli studenti le basi per l'analisi progettuale e di verifica di funzionamento dei componenti e dei sistemi energetici
Le principali conoscenze acquisite saranno:
Motori a combustione interna alternativi: motori a due e a quattro tempi. Ciclo ideale e ciclo limite per accensione comandata o spontanea. Ciclo reale. Diagramma dell'indicatore. Coefficiente di riempimento. Espressione della coppia e della potenza. Carburazione ed iniezione.

Impianti a combustione esterna: Impianti motori turbina a vapore. Cicli semplici e perfezionati. Rigenerazione. Componenti degli impianti a vapore: condensatori, degassatore, scambiatori rigenerativi. Generatori di vapore: tipologie costruttive, scambio termico Perdite energetiche nei generatori di vapore. Ciclo ORC

Impianti turbine a gas. Ciclo semplice(Joule) ideale e realel. Ciclo rigenerato. Ciclo con interrefrigerazione e post combustione Ciclo Ericsson. Ciclo con iniezione di acqua vapore. Turbina a gas per impiego aeronautico

Cogenerazione di energia elettrica e termica. Applicazioni ai diversi impianti motori: turbine a vapore a contropressione o a spillamento, turbine a gas, motori a combustione interna alternativi

Impianti idroelettrici:Impianti ad acqua fluente. Impianti a bacino. Impianti di pompaggio. Centrali maremotrici.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenza acquisite) saranno:
analizzare un ciclo motore ad accensione spontanea o ad accensione comandata
dimensionare e verificare i principali parametri di un impianto con turbina a vapore o turbina a gas in varie condizioni operative
analizzare il funzionamento dei più comuni sistemi cogenerativi
dimensionare e verificare le varie tipologie dei sistemi di produzione di energia idroelettrici
Prerequisiti Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento è necessario aver sostenuto con successo l'esame di Fisica Tecnica.
Inoltre altri argomenti trattati nel modulo richiedono di avere la capacità di risolvere semplici bilanci di massa ed energia e la capacità di risolvere semplici integrali e derivate.
Metodi didattici Il corso è organizzato nel seguente modo
Lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso
Lezioni nei laboratori di macchine (cogenerazione, biomasse, celle a combustibile, motori a combustione interna alternativi). Gli studenti saranno divisi in gruppi (massimo 20 studenti per gruppo) e seguiranno 4 lezioni mirate di 1,5 ore ciascuna
Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame prevede una prova orale e/o una prova scritta. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e la capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma (motori alternativi a combustione interna, turbomacchine, sistemi energetici). la prova orale consentirà inoltre di verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio ed organizzazione autonoma dell'esposizione sugli stessi argomenti a contenuto teorica. La prova scritta consiste nella soluzione di due/tre problemi a carattere computazionale e/o dimensionamento di parte di impianto e/o domande a risposta multipla e/o aperta sui contenuti tecnici e metodologici de programma. La prova ha una durata non superiore alle 3 ore ed è finalizzata a verificare la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche, la capacità di comprensione delle problematiche proposte e la capacità di comunicare in modo scritto
La prova può inoltre consistere, a complemento delle alte prove, nella discussione di un caso studio proposto dal docente come attività di laboratorio riguardante una o più prove sperimentali, svolte come progetto svolto in modo individuale o di gruppo. Nella discussione saranno illustrate le problematiche poste nel caso assegnato, le possibili alternative di progetto, l’eventuale contesto normativo, l’impostazione metodologica adottata, l’analisi dei risultati ottenuti. La discussione può avvalersi di una relazione scritta o di circa 10 slide e prevedere la richiesta di approfondimenti teorici e di chiarimenti di dettaglio da parte dei membri della commissione di esame.
La prova nel suo insieme consente di accertare sia la capacità di conoscenza e comprensione, sia la capacità di applicare le competenze acquisite, sia la capacità di esposizione, sia la capacità di apprendere ed elaborare soluzioni in autonomia di giudizio.

Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Programma esteso Unità didattica: Motori volumetrici
Motori a combustione interna alternativi: motori a due e a quattro tempi. Ciclo ideale e ciclo limite per accensione comandata o spontanea. Ciclo reale. Diagramma dell'indicatore. Coefficiente di riempimento. Espressione della coppia e della potenza.

Unità didattica: Turbomacchine
Turbomacchine. Equazioni di base della fluidodinamica. Turbine a gas. Cenni sulle turbine idrauliche. Compressori assiali e centrifughi. Macchine operatrici idrauliche (pompe). La cavitazione nelle pompe

Unità didattica: Sistemi energetici
Sotto unità didattica Impianti a combustione esterna
Impianti motori turbina a vapore. Cicli semplici e perfezionati. Rigenerazione. Componenti degli impianti a vapore: condensatori, degassatore, scambiatori rigenerativi. Generatori di vapore: tipologie costruttive, scambio termico Perdite energetiche nei generatori di vapore. Ciclo ORC

Sotto unità didattica: Impianti motori turbina a gas
Impianti motori turbine a gas. Ciclo semplice (Joule) ideale e reale. Ciclo rigenerato. Cicli con compressione interrefrigerata e/o post-combustione. Ciclo Ericsson. L'iniezione di vapore nelle turbine a gas. Motori aeronautici

Sotto unità didattica: Cicli combinati gas-vapore
Cicli combinati gas-vapore: soluzioni a recupero e con post-combustione. Caldaie a recupero e con post-combustione. Caldaie a recupero singolo e doppio livello di pressione. Ottimazione dell'accoppiamento tra ciclo a gas e ciclo a vapore.

Sotto unità didattica: Cogenerazione di energia elettrica e termica
Cogenerazione di energia elettrica e termica. Applicazioni ai diversi impianti motori: turbine a vapore a contropressione o a spillamento, turbine a gas, motori a combustione interna alternativi

Sotto unità didattica: Impianti idroelettrici.
Impianti ad acqua fluente. Impianti a bacino. Impianti di pompaggio. Centrali maremotrici