Insegnamento ENERGY MANAGEMENT
- Corso
- Engineering management
- Codice insegnamento
- A002929
- Curriculum
- Comune a tutti i curricula
- CFU
- 12
- Regolamento
- Coorte 2023
- Erogato
- 2024/25
- Tipo insegnamento
- Obbligatorio (Required)
- Tipo attività
- Attività formativa integrata
APPLIED THERMODYNAMICS AND THERMAL MANAGEMENT
| Codice | A002930 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente | Andrea Nicolini |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/10 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Inglese |
| Contenuti | Sistemi termodinamici. Pompe e compressori. Cicli termodinamici motore principali. Macchine frigorifere a compressione e ad assorbimento. Condizionamento dell'aria e diagramma psicrometrico. Conduzione termica. Convezione. Irraggiamento. Trasmittanza termico. Scambiatori di calore. |
| Testi di riferimento | 1. Dispense a cura del docente 2. M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica 1: Termodinamica, Macchine, Impianti, Nuova edizione a cura di Francesco Asdrubali, Morlacchi editore, 2004 (in italiano). 3. M. Felli: Lezioni di Fisica Tecnica 2: Trasmissione del Calore, Acustica, Tecnica dell'illuminazione, Nuova edizione a cura di Cinzia Buratti - Morlacchi editore, 2004 (in italiano). 4. M.J.Moran, H.N.Shapiro, D.D.Boettner, M.B.Bailey: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Wiley, 9th edition, 2018. |
| Obiettivi formativi | L'insegnamento di Applied Thermodynamics and Thermal Management ha l'obiettivo principale di fornire agli studenti le conoscenze fondamentali sui cicli termodinamici principali, sui componenti che ne consentono la realizzazione (scambiatori di calore, compressori, pompe idrauliche), sui parametri che ne caratterizzano le prestazioni energetiche. Inoltre, vengono fornite agli studenti le nozioni fondamentali relative alle modalità di trasmissione e gestione del calore, con l'obiettivo di evidenziare la loro applicazione ai processi civili e industriali. Le principali conoscenze acquisite saranno: 1. le caratteristiche dei principali sistemi termodinamici e delle loro trasformazioni. 2. le modalità e relazioni valide nel moto dei fluidi. 3. gli schemi ed i cicli di funzionamento di macchine termiche e frigorifere. 4. i componenti principali delle macchine termiche e frigorifere. 5. i parametri di lavoro delle diverse tipologie di macchine termiche e frigorifere. 6. i diagrammi di stato utili nel campo della refrigerazione. 7. gli schemi di funzionamento dei principali sistemi di condizionamento. 8. le modalità di trasmissione del calore e le relative relazioni principali, utili alla gestione degli scambi termici. Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno: 1. saper calcolare il rendimento energetico di una macchina termica. 2. saper individuare la potenzialità di una macchina frigorifera compatibile con determinate specifiche. 3. saper calcolare l'effetto utile di una macchina frigorifera. 4. saper analizzare i trattamenti dell'aria sul diagramma psicrometrico. 5. saper individuare la tipologia di sistema termodinamico più adatto per specifiche applicazioni civili o industriali. 6. saper applicare le relazioni matematiche relative alle modalità di trasmissione del calore ai casi più pratici. 7. saper applicare le relazioni delle diverse modalità di scambio termico per la determinazione delle prestazioni di sistemi civili o industriali. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecnologie descritte nell'insegnamento è indispensabile conoscere i principi fondamentali dell'analisi matematica (quali derivate ed integrali). |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato come segue. Lezioni in aula sugli argomenti del corso N. ore: 54 Supporti per insegnamento e apprendimento: - Video proiezioni delle lezioni - Dispense del docente disponibili su sito web dedicato (Unistudium) - Testi consigliati per lo studio Modalità di apprendimento (oltre alla frequenza delle attività didattiche): - Lettura e studio personale su materiale messo a disposizione dal docente su sito web dedicato (Unistudium) - Lettura e studio personale su testi di riferimento |
| Altre informazioni | Frequenza: Raccomandata Sede: Dipartimento di Ingegneria Calendario delle attività didattiche: Controllare il sito web del Dipartimento www.ing.unipg.it |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame prevede una prova orale, che consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. Saranno poste allo studente domande che verteranno sugli argomenti dei due macrosettori che costituiscono il corso, ossia termodinamica applicata e trasmissione/gestione del calore. |
| Programma esteso | 1. Termodinamica applicata Principi della termodinamica. Trasformazioni termodinamiche. Entropia ed entalpia. Diagramma di stato di una sostanza pura. Diagrammi di stato: entropico, entalpico, frigorifero. Exergia. Sistemi termodinamici aperti. Equazione di continuità e di Bernouilli. Moto dei fluidi e macchine idrauliche. Perdite di carico. Diagramma di Moody. Pompe idrauliche, ventilatori e compressori. Macchine termiche e loro principali cicli termodinamici (ciclo Otto, ciclo Diesel). Macchine frigorifere a compressione di vapore saturo: ciclo Rankine inverso. Pompe di calore a compressione. Macchine frigorifere ad assorbimento. Pompe di calore ad assorbimento. Condizionamento dell'aria. Grandezze psicrometriche. Il diagramma psicrometrico ASHRAE. Trattamenti dell'aria. Impianti a tutt'aria e ad aria e mobiletti. Descrizione di un condizionatore. Regolazione a punto fisso. 2. Trasmissione e gestione del calore Conduzione. Campi termici. Postulato ed equazione di Fourier. Parete piana multistrato. Parete piana con sviluppo interno di calore. Convezione. Analisi fenomenologica. Strato limite. Convezione naturale e forzata. Metodo dell'analisi dimensionale. Numeri di Reynolds, Prandtl, Grashof, Nusselt. Irraggiamento. Energia raggiante: leggi, proprietà, costante di assorbimento. Principio di Kirchhoff. Leggi del corpo nero. Proprietà radianti dei corpi. Effetto serra. Scambio di calore fra superfici piane affacciate. Resistenza termica. Parete piana tra due fluidi: trasmittanza. Parete con intercapedine. Parete opaca o vetrata esposta a irraggiamento solare. Scambiatori di calore. Raffreddamento di un corpo. Distribuzione del calore. Materiali termoisolanti. Aletta di raffreddamento. Impiego dell'energia solare: pannelli solari termici. Cenni sulla diagnosi energetica. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | Gli scopi di questo corso concorrono alla realizzazione degli obiettivi n.4, 7 e 11 dell'Agenda 2020 per lo sviluppo sostenibile dell'ONU. |
MANAGEMENT OF ENERGY CONVERSION SYSTEMS
| Codice | A002931 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente | Francesco Di Maria |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/08 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | INGLESE |
| Contenuti | Turbomacchine Sistemi energetici: Impianti a combustione esterna, impianti motori turbina a gas, Cicli combinati gas-vapore, Impianti idroelettrici. Gestione del fabbisogno energetico: Fabbisogno di energia elettrica, la gestione degli impianti per la produzione dell’energie |
| 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 e di gestione degli stessi per il soddisfacimento del fabbisogno energetico. 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: 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 Impianti turbine a gas. Ciclo semplice (Joule) ideale e reale. Ciclo rigenerato. Ciclo con interrefrigerazione e post-combustione. Impianti idroelettrici: Impianti ad acqua fluente. Impianti a bacino. Impianti di pompaggio. Fabbisogno caratteristico di energia elettrica. Soddisfacimento del fabbisogno mediante la gestione degli impianti energetici. |
| 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. |
| Altre informazioni | ND |
| 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. 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 | 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: Unità didattica: Turbomacchine Turbomacchine. Turbine a gas. Cenni sulle turbine idrauliche. Compressori assiali e centrifughi. Macchine operatrici idrauliche (pompe). Unità didattica: Sistemi energetici Sotto unità didattica Impianti a combustione esterna Impianti motori turbina a vapore. Gestione dell’energia negli impianti di turbina a vapore Sotto unità didattica: Impianti motori turbina a gas Gestione dell’energie negli impianti di turbina a gas Sotto unità didattica: Cicli combinati gas-vapore Gestione dell’energie negli impianti di turbina a gas Cicli combinati gas-vapore: Cenni. Caldaie a recupero singolo e doppio livello di pressione. Sotto unità didattica: Impianti Idraulici Impianti idraulici motori: macchine motrici, pelton, Francis, Kaplan, Elica Gestione dell’energie negli impianti idroelettrici Profili tipici della richiesta di energia elettrica: richiesta di base, richiesta di picco Soddisfacimento dei diversi profili mediante le diverse tipologie di sistemi energetici. Gestione degli impianti energetici per la copertura del fabbisogno nelle diverse fasi |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | N. 7, 12, 13 |