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PROGETTAZIONE DELLE MACCHINE E DEI SISTEMI ENERGETICI

CODICE 65894
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU
  • 6 cfu al 2° anno di 9270 INGEGNERIA MECCANICA - ENERGIA E AERONAUTICA(LM-33) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/08
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    Il corso fornisce gli strumenti per la progettazione mono e bidimensionale di macchine assiali e centrifughe, ed introduce i requisiti necessari per una verifica tridimensionale mediante tecniche di calcolo e validazioni sperimentali. Mediante l’impiego di leggi analitiche e correlazioni sperimentali vengono progettati i diversi componenti di un compressore centrifugo e di una turbina assiale. Verrà inoltre effettuata un’analisi dettagliata dell’aerodinamica interna di ogni componente.

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Il corso si propone fornire la conoscenza critica delle procedure di progetto delle macchine a fluido, a partire dalle prestazioni richieste dal sistema energetico in cui il componente verrà integrato e considerando le caratteristiche ed il successivo accoppiamento con gli altri componenti del sistema stesso.

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Lo studente alla fine del corso sarà in grado di:

    - scegliere il tipo di macchina più opportuno in relazione ai requisiti dell’impianto in cui deve essere inserita (portata e potenza);

    - tradurre i dati di progetto in coefficienti adimensionali ed in triangoli di velocità;

    - individuare e progettare le linee che definiscono il canale meridiano di una macchina centrifuga o assiale;

    - progettare le pale statoriche e rotoriche della macchina, nonché gli elementi accessori (come la voluta di una macchina centrifuga);

    - effettuare un’analisi delle prestazioni reali della macchina e costruire attraverso correlazioni la curva caratteristica della macchina stessa.

    Una parte del progetto verrà effettuata tramite codici di calcolo.

    MODALITA' DIDATTICHE

    L’insegnamento si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali mirate a fornire le linee guida di progettazione di turbomacchine. E’ inoltre integrato da applicazioni pratiche delle procedure di progetto tramite programmazione al computer. E’ fortemente consigliata la frequenza perché gli argomenti trattati e discussi in aula possono essere assimilati più facilmente e sono gli unici richiesti per il superamento della prova finale.

    PROGRAMMA/CONTENUTO

     Equazioni della continuità, dell’energia, della quantità di moto e di Eulero applicate alle turbomacchine. L’impiego della teoria della similitudine e della statistica per il dimensionamento preliminare di una turbomacchina. Numero di giri specifico, coefficiente di carico e di portata.

     

    Macchine assiali: dimensionamento alla linea media di macchine assiali. Impiego dell’equazione dell’equilibrio radiale per il progetto di una turbomacchina assiale. Varie leggi di vortice (vortice libero, forzato, esponenziale ed ad angolo costante). Effetto della disuniformità dell’entalpia di monte e del gradiente radiale di entropia sugli angoli del flusso.  Introduzione a correlazioni di perdita e di deviazione.

     

    Macchine centrifughe: legame fra carico palare e sviluppo radiale ed angolare della pala. Equilibrio di una particella nell’attraversamento del rotore. Scorrimento e relative correlazioni (Stanitz, Stodola, Busemann, Wiesner). Dimensionamento dell’impeller con carico assegnato. Criterio di Japickse per la valutazione delle perdite di energia meccanica. Modello del jet and wake.

    Trasformazione nel diffusore. Traiettoria a spirale logaritmica e separazione tridimensionale. Diffusore palettato e non palettato. Trasformazione conforme di Japickse. Dimensionamento della valuta e valutazione delle perdite di energia meccanica.

     

    Determinazione curva caratteristica della macchina ed accoppiamento con il sistema.

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    - N. A. Cumpsty, Compressor Aerodynamics, Longman, 1989

    - O. E. Balje, Turbomachines A guide to Design, Selection and Theory, J. Wiley and Sons, 1981

     -D. Japickse, Centrifugal Compressor Design and Performance, Concepts ETI, Inc. 1996

    DOCENTI E COMMISSIONI

    Commissione d'esame

    DANIELE SIMONI (Presidente)

    EDWARD CANEPA

    ANDREA CATTANEI

    CARLO CRAVERO

    MATTEO DELLACASAGRANDE

    MARINA UBALDI

    PIETRO ZUNINO

    DAVIDE LENGANI (Presidente Supplente)

    LEZIONI

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    L’esame si svolgerà in due parti, da sostenere nella stessa giornata. Nella prima parte lo studente presenterà il progetto di uno stadio di turbina assiale sviluppato autonomamente a partire dai dati di progetto forniti dal docente nei giorni precedenti l’esame. Nella seconda parte verrà effettuata una verifica orale delle conoscenze dello studente sul progetto di macchine centrifughe. La data verrà concordata su appuntamento.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    L’esame orale permetterà di verificare l’apprendimento dello studente dei principi di funzionamento dei differenti tipi di macchine e relativi componenti, e come essi possano essere ottimizzati grazie alla migliore conoscenza della fluidodinamica interna. L’esercitazione consentirà di verificare la capacità dello studente di dimensionare uno stadio di turbina avvalendosi di strumenti di calcolo.

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note
    17/02/2022 10:00 GENOVA Esame su appuntamento
    16/09/2022 10:00 GENOVA Esame su appuntamento