CODICE 60219 ANNO ACCADEMICO 2022/2023 CFU 6 cfu anno 2 INGEGNERIA MECCANICA 8784 (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 DARIA BELLOTTI Commissione d'esame DARIA BELLOTTI (Presidente) STEFANO BARBERIS LOREDANA MAGISTRI MASSIMO RIVAROLO (Presidente Supplente) ALESSANDRO SORCE (Presidente Supplente) ALBERTO TRAVERSO (Presidente Supplente) LEZIONI INIZIO LEZIONI https://corsi.unige.it/8784/p/studenti-orario Orari delle lezioni L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy 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 appello Orario Luogo Tipologia Note 13/01/2023 09:30 LA SPEZIA Orale 10/02/2023 09:30 LA SPEZIA Orale 07/06/2023 09:30 LA SPEZIA Orale 05/07/2023 09:30 LA SPEZIA Orale 30/08/2023 09:30 LA SPEZIA Orale ALTRE INFORMAZIONI Per le esercitazioni in laboratorio informatico viene utilizzato il software Matlab.