L'insegnamento tratta le macchine a fluido di tipo volumetrico e dinamico al fine di analizzare il loro comportamento funzionale e valutare i principali aspetti prestazionali.
Obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire all'allievo i fondamenti dello studio delle macchine a fluido di tipo volumetrico e dinamico al fine di analizzare il loro comportamento funzionale e valutare i principali aspetti prestazionali.
Al termine del percorso lo studente dovrà acquisire una conoscenza di base relativamente al funzionamento delle macchine a fluido di tipo volumetrico e dinamico ed essere in grado di valutarne i principali aspetti prestazionali.
Si richiede che lo studente abbia acquisito una sufficiente conoscenza degli aspetti di base relativi alla termodinamica applicata e alla meccanica dei fluidi.
Il modulo si articola in lezioni frontali in aula che prevedono la presentazione e la discussione dei contenuti teorici e alcune applicazioni numeriche finalizzate a favorire l’apprendimento e la comprensione.
Gli studenti che abbiano certificazioni in corso di validità per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente per la disabilità della Scuola Politecnica, Prof. Federico Scarpa (federico.scarpa@unige.it), all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche e di esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.
Classificazione delle macchine a fluido. L’equazione dell’energia e l’espressione del lavoro. Rendimenti di conversione nelle macchine a fluido. Scambio di lavoro nelle macchine volumetriche.
Cenni storici e campi applicativi dei MCI. Richiami sul funzionamento ideale dei MCI e sui cicli termodinamici di riferimento. Il funzionamento reale dei MCI: diagrammi polari della distribuzione, diagrammi indicati, pressione media indicata ed effettiva, concetto di coefficiente di riempimento, espressioni della potenza. Generalità sui processi di combustione. Processi di combustione nei MCI ad accensione comandata e per compressione. Regolazione dei MCI: regolazione per quantità e per qualità. Curve caratteristiche dei MCI. La sovralimentazione dei MCI: schemi impiantistici fondamentali, campi applicativi, problematiche operative. Emissioni inquinanti dei MCI: meccanismi di formazione delle sostanze inquinanti, influenza del processo di combustione e dei parametri operativi sulle emissioni dei MCI, principali sistemi e dispositivi per il controllo e l’abbattimento delle emissioni dei MCI ad accensione comandata e Diesel.
Compressori volumetrici alternativi: principio di funzionamento, caratteristiche costruttive, ciclo di lavoro, regolazione. Compressori volumetrici rotativi: compressori a palette, a lobi, ad anello liquido, a vite. Pompe volumetriche: macchine alternative e rotative, principio di funzionamento, tipologie costruttive. Curve caratteristiche. Accoppiamento della macchina con il circuito.
- Tipologie di turbomacchine e settori di applicazione
Classificazione e principi di funzionamento delle turbomacchine. Turbomacchine motrici ed operatrici. Assiali, radiali e a flusso misto. Termiche e idrauliche. Monostadio e pluristadio. Esempi di applicazioni.
- Caratteristiche geometriche e sistemi di riferimento
Piani caratteristici, parametri geometrici di una schiera, sistemi di riferimento e triangoli di velocità.
- Equazioni fondamentali per lo studio delle turbomacchine
Equazione della continuità, equazione dell’energia in forma termodinamica e meccanica nel sistema di riferimento assoluto e relativo. Equazione di Eulero e sue applicazioni. Prevalenza e grandezze totali assolute e relative.
- Teoria elementare per lo studio delle turbomacchine e parametri adimensionali
Teoria elementare per lo studio delle turbomacchine. Approcci di progetto e verifica. Parametri caratteristici (coefficienti di portata e di lavoro, grado di reazione).
- Compressori assiali e radiali
Compressori assiali: triangoli di velocità, effetto della variazione della portata, rappresentazione delle trasformazioni nel piano termodinamico, relazione tra i parametri caratteristici, rendimento adiabatico e politropico. Carico aerodinamico. Compressori centrifughi: diverse tipologie di girante e relativi triangoli di velocità. Curve caratteristiche del compressore ed inserimento nel circuito. Limiti operativi.
- Turbine termiche assiali e radiali
Turbine assiali: triangoli di velocità, carico aerodinamico, rappresentazione delle trasformazioni nel piano termodinamico, parametri caratteristici. Stadi di turbina ad azione e a reazione. Turbine radiali. Rendimento adiabatico e politropico, curve caratteristiche, diagramma di Smith.
- Pompe
Curve caratteristiche, cavitazione (NPSH,r ed NPSH,a), accoppiamento delle pompe in serie e in parallelo, metodi di regolazione della portata, altezza massima di aspirazione, avviamento.
- Impianti e turbine idrauliche
Impianti idraulici. Turbine idrauliche: principi di funzionamento e triangoli di velocità delle turbine Pelton, Francis e Kaplan.
Ricevimento: Ricevimento su appuntamento, da fissare contattando il docente all'indirizzo francesca.satta@unige.it. L'ufficio si trova presso la sezione MASET del dipartimento DIME (Villa Cambiaso - Padiglioni - Piano Terra - T.11).
Ricevimento: Su appuntamento, inviando una e-mail di richiesta all'indirizzo silvia.marelli@unige.it.
https://corsi.unige.it/corsi/8720/studenti-orario
L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy
Colloquio orale sugli argomenti trattati nel corso delle lezioni ed esercitazioni.
L'esame svolto sotto forma di colloquio orale verterà sugli argomenti trattati nell’ambito delle lezioni ed avrà lo scopo di valutare non soltanto il raggiungimento di un adeguato livello di conoscenza, ma anche l’acquisizione di capacità di analisi e di ragionamento critici, nonchè la capacità di correlare i diversi argomenti affrontati. Saranno inoltre oggetto di valutazione la chiarezza espositiva e l’utilizzo corretto della terminologia tecnica.
Rivolgersi ai docenti per ulteriori informazioni non incluse nella scheda insegnamento.
