PRESENTAZIONE

L'insegnamento esamina i sistemi energetici e di propulsione basati su macchine a fluido. Vengono analizzati i sistemi di produzione energetica basati su turbine a vapore e a gas, valutandone i rispettivi cicli termodinamici e le strategie per ottimizzare l'efficienza di conversione energetica. Successivamente vengono analizzate le macchine a fluido, sia volumetriche che dinamiche (turbomacchine), con particolare attenzione ai principi di funzionamento e i principali parametri di progettazione.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il modulo fornisce agli studenti le competenze fondamentali per interpretare i processi e le tecnologie relative alle macchine a fluido, alle macchine termiche e ai sistemi di conversione dell'energia. Ciò consente allo studente di padroneggiare i principi di base della termodinamica e della fluidodinamica applicati alla progettazione e all'analisi delle apparecchiature di conversione dell'energia, nonché di affrontare il comportamento funzionale delle macchine a fluido.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente sarà in grado di selezionare la macchina a fluido più appropriata da installare in un dato layout di impianto. La conoscenza della fluidodinamica all'interno della macchina consentirà allo studente di comprendere in dettaglio il rispettivo funzionamento e di supportarlo nella risoluzione dei problemi in caso di funzionamento non conforme. Il corso fornisce i concetti teorici richiesti e le competenze richieste dalle Funzioni 1,2,3,4, dalla Tabella A-III/1 e A-III/2 nella Convenzione STCW (ingegnere marittimo). In particolare, verranno forniti i principi di base di costruzione e funzionamento dei sistemi di macchine, tra cui:

.1 motore diesel navale
.2 turbina a vapore navale
.3 turbina a gas navale
.4 caldaie navali
.5 altri ausiliari (tra cui pompe, compressori ad aria, scambiatori di calore)

Inoltre, saranno analizzate anche le caratteristiche di progettazione e il meccanismo di funzionamento dei macchinari precedenti e degli ausiliari associati.

L'insegnamento contribuisce a potenziare le competenze trasversali dello studente, in particolare quelle relative alla competenza alfabetico-funzionale.

PREREQUISITI

La termodinamica di base e applicata sono prerequisiti per supportare al meglio la comprensione degli aspetti fisici e tecnici del presente insegnamento.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali teoriche ed esercitazioni di applicazioni numerica.

Si consiglia agli studenti lavoratori e agli studenti con DSA (Disturbi Specifici dell'Apprendimento) certificati, disabilità o altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all'inizio del corso per concordare modalità di insegnamento e di esame in modo da tenere conto dei modelli di apprendimento individuali, nel rispetto degli obiettivi didattici.

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. Richiami di termodinamica: equazioni di stato (ideale e reale), proprietà dei fluidi, processi termodinamici (trasformazioni di compressione ed espansione) e definizione di efficienza.

2. Fondamenti dei processi di combustione: tipi di fiamme e bruciatori, analisi delle emissioni inquinanti e dei meccanismi di formazione.

3. Equazioni di governo della fluidodinamica: equazioni di continuità, energia, quantità di moto e equazione di Eulero.

4. Impianti a vapore: cicli termodinamici, layout e tecniche per ottimizzare le prestazioni.

5. Principi di progettazione e funzionamento dei componenti principali di un impianto a vapore: generatori di vapore, condensatori e scambiatori di calore. La turbina a vapore è trattata in dettaglio nella sezione sulle turbomacchine.

6. Turbine a gas per produzione di energia o propulsione: cicli termodinamici, layout e metodi per migliorare le prestazioni.

7. Cicli combinati: ciclo termodinamico, layout e caldaia di recupero.

8. Classificazione delle macchine a fluido e teoria della similitudine.

9. Introduzione alla teoria delle turbomacchine e modello 1D per gli stadi delle turbomacchine assiali.

10. Turbine assiali: architettura degli stadi ad azione e reazione, tecniche di controllo e differenze tra turbine a vapore e a gas.

11. Compressori assiali: architettura e stadi ripetitivi.

12. Turbomacchine radiali: layout degli stadi di compressore centrifugo e turbina radiale.

13. Pompe: configurazioni e fenomeno di cavitazione.

14. Motori a combustione interna: principi di funzionamento, cicli termodinamici, diagrammi polari, sistemi di regolazione e sovralimentazione.

15. Compressori volumetrici: configurazioni e metodi di controllo.

L'insegnamento contribuisce a uno o più dei seguenti obiettivi specifici (Obiettivi di Sviluppo Sostenibile) dell'Agenda ONU 2030:

- Obiettivo 4: garantire un'istruzione di qualità, equa e inclusiva e opportunità di apprendimento per tutti;

- Obiettivo 5: ottenere l'equità di genere e supportare donne e ragazze nel loro processo di apprendimento;

- Obiettivo 14: salvare e utilizzare al meglio gli oceani, i mari e le risorse marine per uno sviluppo sostenibile.

L'insegnamento contribuisce a potenziare lo studente con competenze trasversali, in particolare per le competenze alfabetico-funzionali.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Dispense del corso fornite su AulaWeb

“Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery”. S. L. Dixon,

“Internal Combustion Engine Fundamentals”. Heywood, John

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

DAVIDE MARSANO (Presidente)

GIORGIO ZAMBONI

CARLO CRAVERO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/10948/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame orale. La data dell'esame può essere concordata con il docente in base alla proposta dello studente.

L'esame potrebbe essere online secondo le regole del Regolamento di Ateneo.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame orale permetterà di verificare il livello effettivo di conoscenza dello studente e la sua capacità di cogliere le questioni più importanti nella progettazione e nel funzionamento di macchine a fluido e sistemi energetici.

L’esame verte su tre argomenti tra quelli svolti durante le lezioni.

L'esame orale sarà utile anche per verificare il linguaggio tecnico appropriato e le potenzialità o limitazioni dei modelli nello specifico campo di applicazione.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Contattare il docente via email per concordare la data dell'esame.