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MODULO DI MACCHINE

CODICE 56624
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU 6 cfu al 1° anno di 9269 INGEGNERIA MECCANICA - PROGETTAZIONE E PRODUZIONE (LM-33) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/08
LINGUA Italiano
SEDE GENOVA (INGEGNERIA MECCANICA - PROGETTAZIONE E PRODUZIONE)
PERIODO 2° Semestre
MODULI Questo insegnamento è un modulo di:
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si propone di fornire le conoscenze fondamentali per:

la conoscenza dell’architettura delle macchine a fluido operatrici in relazione al tipo di fluido e agli aspetti strutturali ed economici;

la comprensione del loro funzionamento;

la scelta, l’installazione e l’esercizio della macchina.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Attraverso la frequenza attiva di lezioni ed esercitazioni e lo studio individuale, lo studente acquisirà:

una conoscenza operativa delle proprietà fisiche dei fluidi comunemente elaborati dalle macchine operatrici a fluido, delle trasformazioni termodinamiche seguite, delle equazioni di bilancio impiegate per lo studio del flusso, della teoria della similitudine e della statistica;

una conoscenza di base dell’effetto della variazione della densità sul comportamento delle macchine a fluido e dei loro componenti;

con specifico riferimento a turbopompe, turbocompressori multistadio e ventilatori, una conoscenza di base dell’architettura e delle funzioni dei vari organi, nonché dell’andamento delle principali quantità fluidodinamiche e termodinamiche lungo macchina e delle curve caratteristiche;

una conoscenza di base dell’effetto dei principali vincoli aerodinamici e strutturali sul disegno della macchina;

una conoscenza di base delle anomalie di funzionamento delle turbomacchine operatrici.

con specifico riferimento a pompe e compressori volumetrici alternativi e rotativi, una conoscenza di base del funzionamento e dei principali motivi di scostamento dal comportamento ideale.

PREREQUISITI

Nozioni di base di Fluidodinamica, Termodinamica e Macchine a fluido.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni teoriche e applicative

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. Richiami di fluidodinamica e di termodinamica

1.1. I principali problemi tecnici: problema di progetto, di verifica e di scelta. Principali proprietà fisiche dei fluidi. L’equazione di stato dei gas perfetti e le principali relazioni termodinamiche. Le equazioni fondamentali per lo studio dei sistemi aperti e chiusi e le applicazioni a macchine volumetriche e turbomacchine (continuità, quantità di moto, energia, Eulero); definizioni delle quantità significative per lo studio delle macchine (prevalenza, rendimento, lavoro specifico).

1.2. La teoria della similitudine: scelta dei parametri da impiegare per l’adimensionalizzazione, principali adimensionali impiegati per pompe, ventilatori e compressori. Legami fra statistica e teoria della similitudine; impiego della statistica per la scelta del tipo di macchina da installare: diagramma di Cordier.

 

2. Applicazioni tipiche delle equazioni di bilancio

2.1. Effetto del numero di Mach e della variazione della densità sullo scambio di lavoro, sull’andamento della sezione di un ugello e sullo scambio termico; rendimento adiabatico, politropico e isotermo; spinta di fluidi in moto sulle pareti di condotti; legame fra separazione dello strato limite e portanza e resistenza di un profilo aerodinamico. Catena dei rendimenti di un ventilatore.

 

3. Le turbomacchine operatrici (compressori, soffianti, ventilatori e pompe, assiali e radiali)

3.1. Architettura tipica e principio di funzionamento, forma della pala, analogie con il comportamento di un profilo isolato, legame fra angoli di pala e curva caratteristica, deviazione del flusso all’uscita della palettatura e scorrimento nei rotori centrifughi, tipologie di impiego. Sollecitazioni su pale, rotori, statori, albero e cassa; effetto della forza centrifuga e della spinta aerodinamica sulla pala. Limitazioni al campo di funzionamento: stallo e bloccaggio nei turbocompressori; cavitazione nelle pompe, altezza di aspirazione e accorgimenti per evitarla.

3.2. Teoria della similitudine e curve caratteristiche di pompe, ventilatori, soffianti e compressori. Tipiche curve caratteristiche degli utilizzatori: circuito con perdite di carico e differenza di quota, ugello in condizioni di bloccaggio. Determinazione del punto di lavoro: accoppiamento fra la caratteristica della macchina e quella dell’utilizzatore nel caso incomprimibile e nel caso comprimibile.

 

4. Le macchine operatrici volumetriche

4.1. Compressori e pompe, alternativi e rotativi: principio di funzionamento, curve caratteristiche ed effetto del volume nocivo, tipologie di impiego, comportamento con valvole automatiche e comandate.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Dispense del corso a cura del docente.

L. A. Catalano, M. Napolitano, Elementi di Macchine operatrici a fluido, Pitagora Editrice.

R.I. Lewis, Turbomachinery performance analysis, John Wiley and Sons.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ANDREA CATTANEI (Presidente)

EDWARD CANEPA

CARLO CRAVERO

FRANCESCO DEVIA

GUGLIELMO LOMONACO

LUCA ANTONIO TAGLIAFICO

VINCENZO BIANCO (Presidente Supplente)

LEZIONI

Orari delle lezioni

MODULO DI MACCHINE

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame orale alla fine del corso, di norma ogni martedì su appuntamento da fissare per e-mail aAndrea.Cattanei@unige.it con almeno una settimana di anticipo.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Discussione generale di argomenti del corso a partire da due domande. Il colloquio è finalizzato ad accertare la comprensione del significato fisico e dell'interesse ingegneristico.

Calendario appelli

Data Ora Luogo Tipologia Note
18/02/2022 09:00 GENOVA Esame su appuntamento "Salvo impedimenti del docente e compatibilmente con quanto stabilito dal regolamento didattico vigente, gli esami vengono svolti tutti i martedì previo appuntamento con il docente da prendere via e-mail a <Andrea.Cattanei@unige.it> con almeno una settimana di anticipo."
16/09/2022 09:00 GENOVA Esame su appuntamento "Salvo impedimenti del docente e compatibilmente con quanto stabilito dal regolamento didattico vigente, gli esami vengono svolti tutti i martedì previo appuntamento con il docente da prendere via e-mail a <Andrea.Cattanei@unige.it> con almeno una settimana di anticipo."

ALTRE INFORMAZIONI

Propedeuticità :

Conoscenza delle basi di Meccanica dei fluidi, Termodinamica e Macchine a fluido.