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