PRESENTAZIONE

L'insegnamento esamina i sistemi energetici e di propulsione basati su macchine a fluido. Vengono analizzati i sistemi di produzione energetica basati su turbine a vapore e a gas, valutandone i rispettivi cicli termodinamici e le strategie per ottimizzare l'efficienza di conversione energetica. Successivamente vengono analizzate le macchine a fluido, sia volumetriche che dinamiche (turbomacchine), con particolare attenzione ai principi di funzionamento e i principali parametri di progettazione.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento fornisce agli studenti le competenze fondamentali per interpretare i processi e le tecnologie relative alle macchine a fluido, alle macchine termiche e ai sistemi di conversione dell'energia. Ciò consente allo studente di padroneggiare i principi di base della termodinamica e della fluidodinamica applicati alla progettazione e all'analisi delle apparecchiature di conversione dell'energia, nonché di affrontare il comportamento funzionale delle macchine a fluido.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente sarà in grado di selezionare la macchina a fluido più appropriata da installare in un dato layout di impianto. La conoscenza della fluidodinamica all'interno della macchina consentirà allo studente di comprendere in dettaglio il rispettivo funzionamento e di supportarlo nella risoluzione dei problemi in caso di funzionamento non conforme. Il corso fornisce i concetti teorici richiesti e le competenze richieste dalle Funzioni 1,2,3,4, dalla Tabella A-III/1 e A-III/2 nella Convenzione STCW (ingegnere marittimo). In particolare, verranno forniti i principi di base di costruzione e funzionamento dei sistemi di macchine, tra cui:

.1 motore diesel navale
.2 turbina a vapore navale
.3 turbina a gas navale
.4 caldaie navali
.5 altri ausiliari (tra cui pompe, compressori ad aria, scambiatori di calore)

Inoltre, saranno analizzate anche le caratteristiche di progettazione e il meccanismo di funzionamento dei macchinari precedenti e degli ausiliari associati.

L'insegnamento contribuisce a potenziare le competenze trasversali dello studente, in particolare quelle relative alla competenza alfabetico-funzionale.

PREREQUISITI

La termodinamica di base e applicata sono prerequisiti per supportare al meglio la comprensione degli aspetti fisici e tecnici del presente insegnamento.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali teoriche.

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali. I contatti del docente e referente di Scuola per la disabilità sono disponibili al seguente link Comitato di Ateneo per l’inclusione delle studentesse e degli studenti con disabilità o con DSA | UniGe | Università di Genova

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. Richiami di termodinamica: equazioni di stato (ideale e reale), proprietà dei fluidi, processi termodinamici (trasformazioni di compressione ed espansione) e definizione di efficienza.

2. Fondamenti dei processi di combustione: tipi di fiamme e bruciatori, analisi delle emissioni inquinanti e dei meccanismi di formazione.

3. Equazioni di governo della fluidodinamica: equazioni di continuità, energia, quantità di moto e equazione di Eulero.

4. Impianti a vapore: cicli termodinamici, layout e tecniche per ottimizzare le prestazioni.

5. Principi di progettazione e funzionamento dei componenti principali di un impianto a vapore: generatori di vapore, condensatori e scambiatori di calore. (La turbina a vapore è trattata in dettaglio nella sezione sulle turbomacchine.)

6. Turbine a gas per produzione di energia o propulsione: cicli termodinamici, layout e metodi per migliorare le prestazioni.

7. Classificazione delle macchine a fluido e teoria della similitudine.

8. Introduzione alla teoria delle turbomacchine e modello 1D per gli stadi delle turbomacchine assiali.

9. Turbine assiali: architettura degli stadi ad azione e reazione, tecniche di controllo e differenze tra turbine a vapore e a gas.

10. Compressori assiali: architettura e stadi ripetitivi.

11. Turbomacchine radiali: layout degli stadi di compressore centrifugo e turbina radiale.

12. Pompe: configurazioni e fenomeno di cavitazione.

13. Motori a combustione interna: principi di funzionamento, cicli termodinamici, diagrammi polari, sistemi di regolazione e sovralimentazione.

14. Compressori volumetrici: configurazioni e metodi di controllo.

L'insegnamento contribuisce a uno o più dei seguenti obiettivi specifici (Obiettivi di Sviluppo Sostenibile) dell'Agenda ONU 2030:

- Obiettivo 4: garantire un'istruzione di qualità, equa e inclusiva e opportunità di apprendimento per tutti;

- Obiettivo 5: ottenere l'equità di genere e supportare donne e ragazze nel loro processo di apprendimento;

- Obiettivo 13: Adottare misure urgenti per combattere il cambiamento climatico e le sue conseguenze;

- Obiettivo 14: salvare e utilizzare al meglio gli oceani, i mari e le risorse marine per uno sviluppo sostenibile;

- Obiettivo 15: Proteggere, ripristinare e favorire un uso sostenibile dell'ecosistema terrestre, gestire sostenibilmente le foreste, contrastare la desertificazione, arrestare e far retrocedere il degrado del terreno, e fermare la perdita di diversità biologica.

L'insegnamento contribuisce a potenziare lo studente con competenze trasversali, in particolare per le competenze alfabetico-funzionali.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Dispense del corso fornite su AulaWeb

“Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery”. S. L. Dixon,

“Internal Combustion Engine Fundamentals”. Heywood, John

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/11929/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame si svolgerà in modalità scritta e consisterà in domande relative a tre argomenti scelti tra quelli trattati durante le lezioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame scritto permetterà di verificare il livello effettivo di conoscenza dello studente e la sua capacità di cogliere le questioni più importanti nella progettazione e nel funzionamento di macchine a fluido e sistemi energetici.

L'esame sarà utile anche per verificare il linguaggio tecnico appropriato e le potenzialità o limitazioni dei modelli nello specifico campo di applicazione.

ALTRE INFORMAZIONI

Contattare il docente via email per richiesta chiarimenti su argomenti trattati a lezione.