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SISTEMI ENERGETICI

CODICE 60219
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU
  • 6 cfu al 2° anno di 8784 INGEGNERIA MECCANICA (L-9) - LA SPEZIA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/09
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • LA SPEZIA
  • PERIODO 2° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    Il corso affronta sia a livello teorico che a livello tecnologico i sistemi energetici e ed loro componenti principali. L'attenzione è rivolta principalmente agli impianti di conversione termo-elettrica dell'energia contenuti in combustibili o fonti termiche alternative. Il corso approfondisce, anche dal punto di vista tecnologico, la necessità di dotare una rete elettrica nazionale di fonti di energia programmabili, che possano quindi sopperire alla fluttuazioni stocastiche dei carichi e delle produzioni da fonti rinnovabili. 

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Si discutono i fondamenti della progettazione e/o costruzione e/o esercizio di impianti energetici. Partendo dalla termodinamica e fluidodinamica applicate ai sistemi energetici, si affrontano i seguenti temi: motori a combustione interna, impianti a vapore, impianti a turbina e a gas, cogenerazione e cicli combinati, impianti a fonti rinnovabili.

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Al termine del corso lo studente sarà in grado di:

    - comprendere schemi impiantistici di impianti energetici

    - analizzare le prestazioni dei sistemi energetici e delle turbomacchine ivi impiegate

    - interpretare criticamente le misure provenienti da impianti energetici

    - ricercare le caratteristiche salienti delle tecnologie per la produzione di energia elettrica

    - simulare al calcolatore le prestazioni di un motore a combustione interna semplice

     

    PREREQUISITI

    Propedeuticità: Fisica Tecnica

    MODALITA' DIDATTICHE

    Lezioni e laboratorio informatico

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Il corso si suddivide in cinque moduli, di seguito riassunti.

     

    A) ELEMENTI DI TERMODINAMICA E DI FLUIDODINAMICA APPLICATA

    Fabbisogno energetico, fonti energetiche. Tipologie di macchine. Unità di misura. Principali piani termodinamici. Sistema chiuso e aperto; significato tecnico del I° e del II° principio della termodinamica. Trasformazioni ideali e rendimenti. Cicli termodinamici. Equazione dell’energia e del lavoro.

     

    B) MOTORI ALTERNATIVI A COMBUSTIONE INTERNA

    Schema meccanico e cicli termodinamici di riferimento. Motori a quatto e a due tempi. Motori a combustione interna ad accensione spontanea e ad accensione comandata. Ciclo ideale e ciclo Limite. Ciclo reale. Reazione di combustione e dissociazione. Carburazione e iniezione. Distribuzione ideale e reale. Cenni ai sistemi di sovralimentazione.

     

    C) IMPIANTI A VAPORE

    Cicli a vapore e relativi impianti: espressione del rendimento; metodi per migliorare il rendimento dei cicli a vapore; la rigenerazione; il bilancio termico; aspetti generali del circuito; circuiti a contropressione e cogenerativi. Metodi di regolazione degli impianti a vapore.

    Componenti dei cicli a vapore: turbine e canali di espansione; il condensatore; il degasatore; gli

    scambiatori rigenerativi a miscela ed a superficie; tipologie costruttive.

     

    D) IMPIANTI A TURBINA A GAS E CICLI COMBINATI

    Cicli a gas: ciclo semplice ideale, limite e reale; rendimento del ciclo ideale; condizioni di massimo lavoro utile; rendimento del ciclo limite e del ciclo reale. Il diagramma Lavoro Specifico e Rendimento; Principali componenti turbogas; il ciclo rigenerato ideale e reale e prestazioni; il ciclo con intercooling ideale e reale e prestazioni; il ciclo con ricombustione ideale e reale e prestazioni.

    Cicli combinati e schemi impiantistici.

     

    E) IMPIANTI A ENERGIA SOSTENIBILE

    Impianti idroelettrici e sistemi di pompaggio. Impianti geotermici. Impianti ad energia solare. Impianti eolici. Cenni ad impianti a biogas, impianti a biomassa, teleriscaldamento e cogenerazione ad altro rendimento.

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    ACTON O., CAPUTO C. - (1) Introduzione allo studio delle macchine; (2)  Impianti  motori; (4) Turbomacchine - UTET

    BENSON S. - The Thermodynamics and Gas Dynamics of ICE - Clarendon Pres

    CLUP A. - Principles of energy conversion - McGraw-Hill

    DIXON S.L. - Thermodynamics of Turbomachinery - Pergamon

    LOZZA G. - Turbine a gas e cicli combinati - Progetto Leonardo

    MORAN, SHAPIRO - Fundamentals of Thermodynamics - J.Wiley

    SANDROLINI S, NALDI G. - Macchine - Pitagora

    STECCO S. - Impianti di conversione energetica - Ed. Pitagora

    TAYLOR C. - The Internal Combustion Engine - MIT 

    VAN WYLEN, SONNTAG - Fundamentals of Thermodynamics - Wiley

    VARDY A. - Fluid Principles - McGraw-Hill

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    ALBERTO TRAVERSO (Presidente)

    MARIO LUIGI FERRARI

    ALESSANDRO SORCE

    LOREDANA MAGISTRI (Presidente Supplente)

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    SISTEMI ENERGETICI

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    L’esame finale prevede una prova orale, in cui è necessario presentare tutti gli esercizi svolti in aula, ed una prova scritta, nella forma di esercitazione al calcolatore.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    Esercitazioni svolte in aula e progetto finale soggetto a valutazione.

    Esame orale con risposta a domande.

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note
    14/01/2022 09:30 LA SPEZIA Orale
    07/02/2022 09:30 LA SPEZIA Orale
    08/06/2022 09:30 LA SPEZIA Orale
    06/07/2022 09:30 LA SPEZIA Orale
    27/07/2022 09:30 LA SPEZIA Orale
    06/09/2022 09:30 LA SPEZIA Orale

    ALTRE INFORMAZIONI

    Per le esercitazioni in laboratorio informatico viene utilizzato il software Matlab.