Insegnamento SISTEMI ENERGETICI E LORO SOSTENIBILITA' AMBIENTALE
| Nome del corso di laurea | Ingegneria per l'ambiente e il territorio |
|---|---|
| Codice insegnamento | A002617 |
| Sede | PERUGIA |
| Curriculum | Ambiente e energia |
| Docente responsabile | Lucio Postrioti |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 7 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2023/24 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/09 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | L’obiettivo del corso è fornire allo studente le competenze sulle caratteristiche fondamentali (aspetti termodinamici e di impatto ambientale) per le principali tipologie di impianti di produzione di potenza basati su macchine termiche: Motori a combustione interna. Impianti con turbina a vapore (basati su combustibili fossili, geotermici e nucleari). Impianti basati su turbina a gas e gas-vapore. |
| Testi di riferimento | Dispense fornite dal docente in formato pdf. su piattaforma Unistudium. Testi suggeriti per la preparazione dell’esame sono: - C.Caputo: Gli impianti convertitori di Energia - Casa Editrice Ambrosiana - V. Dossena et al.: Macchine a fluido. CittàStudi Edizioni |
| Obiettivi formativi | Obiettivo del corso è fornire agli studenti le conoscenze di base sulle caratteristiche fondamentali dei più diffusi sistemi di conversione dell’energia, in termini di campi di impiego, caratteristiche di efficienza termodinamica e di impatto ambientale. I sistemi analizzati saranno: - motori a combustione interna; - sistemi basati su ciclo Rankine (impianti a vapore) - sistemi basati su ciclo Brayton (turbina a gas). Lo studente acquisirà le basi per l'analisi progettuale e di verifica di funzionamento dei componenti elementari dei vari sistemi energetici, ottenendo adeguate competenze in termini di tecnologie e soluzioni impiantistiche impiegate per il miglioramento delle prestazioni e per la mitigazione delle emissioni inquinanti delle varie tipologie di convertitori di energia. Conseguentemente, lo studente sarà in grado di valutare criticamente le caratteristiche di un sistema energetico in funzione della tipologia di servizio e di taglia dell’impianto. |
| Prerequisiti | Gli argomenti trattati nel modulo richiedono le competenze fornite nei corsi di Fisica e Fisica tecnica del Corso di Laurea Triennale. In particolare è richiesta una adeguata conoscenza dei principi base della Termodinamica, per impostare e risolvere bilanci di massa ed energia, nonché nozioni relative alla dinamica dei fluidi comprimibili ed incomprimibili e ai meccanismi di scambio termico. |
| Metodi didattici | Le tematiche del corso sono affrontate con lezioni frontali dedicate all’analisi termodinamica di base e allo studio degli schemi progettuali e delle tecnologie impiegate per realizzare le diverse tipologie di impianti. |
| Altre informazioni | n.a. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L’esame è basato su una prova orale, della durata di 30-40 minuti relativa alle tematiche affrontate durante il corso. Il colloquio è finalizzato a verificare: - le competenze acquisite dallo studente sulle caratteristiche teoriche (cicli di riferimento, analisi termodinamica) dei diversi sistemi di produzione dell’energia in impianti di potenza analizzati durante il corso (cicli a vapore ad alimentazione fossile, geotermica e nucleare; turbina a gas; motori a combustione interna). - le conoscenze sulle tecnologie adottate (schemi di impianto, aspetti costruttivi e funzionali) - il livello delle conoscenze acquisite relativamente alle problematiche di impatto ambientale dei diversi sistemi energetici analizzati e sugli accorgimenti progettuali utilizzati per mitigarle. Globalmente, la prova di esame è mirata a verificare la capacità da parte dello studente di operare un corretto confronto in termini di efficienza energetica e di impatto ambientale fra le diverse soluzioni ingegneristiche per la produzione di energia analizzate nel corso. La prova orale ha infine lo scopo di verificare da parte dello studente la capacità di discutere con adeguata proprietà di linguaggio e capacità di sintesi le tematiche oggetto del corso. La valutazione finale verrà espressa dalla Commissione in trentesimi. |
| Programma esteso | Il corso si prefigge di fornire allo studente le competenze relative alla sostenibilità ambientale dei principali sistemi energetici basati su macchine termiche, competenze basate sulla conoscenza delle rispettive caratteristiche teoriche ed operative. Particolare attenzione è posta sulle caratteristiche di efficiente uso dell’energia e di emissione di inquinanti: Motori a combustione interna: - Campo di utilizzo dei motori a combustione interna - cicli termodinamici di riferimento e cicli reali; espressione della potenza di un motore. - motori a quattro e due tempi; diagramma di distribuzione delle fasi. - sistemi di iniezione e tipologie di combustione - meccanismi di formazione degli inquinanti e sistemi di aftertreatment. - Ibridizzazione dei powertrain per il miglioramento dell’efficienza energetica. Impianti con turbina a vapore - Descrizione del ciclo elementare. - Miglioramenti al circuito elementare: surriscaldamenti ripetuti e rigenerazione termica. - tecnologie impiegate in impianti a vapore: circuito aria fumi e acqua vapore. Emissioni da impianti a vapore - impianti a vapore geo-termoelettrici: tipologie di impianto ed impatto ambientale - impianti a vapore termo-nucleari: concetti fondamentali e potenziale impatto ambientale. Impianti con turbina a gas - Descrizione del ciclo elementare. - Miglioramenti al ciclo semplice: rigenerazione termica, compressione inter-refrigerata, post-combustione Tecnologie per l’incremento di efficienza. iniezione di acqua e/o vapore. -Emissioni inquinanti da impianti con turbina a gas. Sistemi SCR (Selective Catalytic Reduction) per il controllo delle emissioni di NOx. - Cicli combinati gas- vapore: caldaie a recupero. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | Goal 7: Energia pulita e accessibile Goal 13: Agire per il clima |