OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso fornisce i fondamenti per la progettazione e l'esercizio di componenti destinati a elaborare significative quantità di energia. Richiamati i fondamenti di termodinamica e di termofluidodinamica, vengono illustrati i motori a combustione interna, le pompe volumetriche (alternative e rotative) e quelle centrifughe, i compressori volumetrici e dinamici (assiali e radiali)

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso ha l’obiettivo di fornire le conoscenze sull’architettura e il funzionamento delle macchine operatrici dinamiche e volumetriche a fluido incomprimibile (pompe e ventilatori) e comprimibile (compressori) e delle macchine motrici dinamiche a fluido incomprimibile e comprimibile (turbine). 

Tali conoscenze sono finalizzate alla comprensione del funzionamento delle macchine, nonché a fornire le capacità necessarie per saper scegliere nel modo più opportuno le macchine a fluido a seconda dell’utilizzo e del campo di impiego

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso sarà tenuto prevalentemente attraverso lezioni frontali di tipo tradizionale, con l'ausilio di presentazioni atte alla caratterizzazione degli schemi costruttivi e funzionali delle macchine per la conversione dell'energia.

PROGRAMMA/CONTENUTO

A)FABBISOGNO ENERGETICO, RISORSE E CONSUMI

Classificazione delle fonti primarie. Valutazione del fabbisogno mondiale ed italiano. Modalità di utilizzazione dell’energia.

B)ELEMENTI DI FLUIDODINAMICA APPLICATA ALLE MACCHINE, RICHIAMI DI TERMODINAMICA E COMBUSTIONE

Equazione dell’energia nelle diverse formulazioni, equazione di Eulero, equazione di Hugoniot e considerazioni sugli ugelli. Espansione (recupero) e compressione (controrecupero). Flusso assiale e radiale, triangolo delle velocità. Rendimenti, frazione utilizzabile e utilizzata. Grado di reazione. Richiami di combustione.

C)IMPIANTI IDROELETTRICI E TURBINE IDRAULICHE

Gestione delle risorse idrauliche. Gli impianti idraulici ad acqua fluente e a bacino. Condotto di aspirazione. La cavitazione. Richiami della teoria della similitudine, numero di giri specifico e diagrammi utili alla progettazione degli impianti. Le turbine Pelton, Francis e Kaplan (Elica): caratteristiche principali e funzionamento in regolazione, curve caratteristiche.

D)TURBINE A VAPORE E TURBINE A GAS

Effetto del grado di reazione sui triangoli di velocità. Turbine ad azione e a reazione e relativo confronto. Condizioni di massimo rendimento. Soluzioni monostadio e pluristadio e relativo confronto. Confronto fra turbine a gas e turbine a vapore.

E)POMPE VOLUMETRICHE E POMPE DINAMICHE

Elementi teorici generali. Diagramma piezometrico. Altezza di aspirazione (NPSH). Esempi di macchine. Pompe volumetriche alternative e rotative. Pompe centrifughe. Curve caratteristiche ideali e reali. Scelta di una pompa. Stabilità. Pompe in serie e in parallelo. Principali sistemi di regolazione della portata delle pompe centrifughe.

F)COMPRESSORI VOLUMETRICI E COMPRESSORI DINAMICI

Compressori volumetrici: costituzione e diagramma delle fasi. Lavoro limite. Rendimento volumetrico.   Diagramma   reale.   Spazio   nocivo.   Compressori   alternativi   a   più   stadi. Inter-

refrigerazione. Regolazione della portata. Compressori volumetrici rotativi e a vite. Principali sistemi di regolazione della portata.

Compressori dinamici: Descrizione e funzionamento. Curve caratteristiche. Il compressore nel circuito. I compressori assiali.

G)ASPETTI AMBIENTALI DELLA GENERAZIONE DI ENERGIA.

Emissione ed abbattimento del particolato. L’effetto serra. Gli ossidi di zolfo e la desolforazione. Gli ossidi di azoto NOx ed il contenimento delle loro emissioni. Il monossido di carbonio. Gli idrocarburi incombusti.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

ACTON O., CAPUTO C. - (1) Introduzione allo studio delle macchine; (2)  Impianti  motori; (3) Compressori ed espansori  volumetrici;  (4) Turbomacchine - UTET

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

DELLA VOLPE R. - Principi di macchine a fluido - Liguori

DIXON S.L. - Thermodynamics of Turbomachinery - Pergamon

SANDROLINI S, NALDI G. - Macchine - Pitagora

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