Macchine e sistemi energetici - (5 cfu)
| Prof. Paolo Casoli | Tel. 0521-905868 - Fax. 0521-905705 |
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Finalità
Il corso fornisce le conoscenze di base sulla conversione dell’energia nei Sistemi Energetici. Vengono inoltre descritti i tipi e le prestazioni delle macchine a fluido motrici ed operatrici come componenti dei Sistemi Energetici e degli impianti motori.
Programma
La richiesta di energia in Italia e nel mondo. Fonti energetiche tradizionali e rinnovabili. Energia nucleare. I sistemi energetici motori.
Equazioni fondamentali nello studio dei sistemi energetici: continuità, energia e quantità di moto.Caratteristiche dei fluidi termodinamici.
Impianti a bacino e ad acqua fluente. Le turbine idrauliche: analisi del funzionamento, grado di reazione. Turbine Pelton, Francis, Kaplan. Energia derivante dai combustibili fossili, proprietà dei combustibili ed emissioni inquinanti. Cenni alle tipologie di camere di combustione.
Conversione dell’energia mediante cicli e pseudocicli termodinamici. Catena dei rendimenti, rendimento globale corretto, consumo specifico. Costo dell'energia, coefficiente di utilizzazione, diagramma di carico. L'accumulo di energia meccanica.
Trasformazioni di compressione ed espansione: rappresentazione sui piani termodinamici, rendimenti. Ugelli e diffusori ideali: equazione dell’efflusso ed effetto del numero di Mach. Condizioni critiche.
Le macchine motrici a gas ed a vapore. Tipologia. Trasformazioni termodinamiche nello statore e nel rotore. Grado di reazione. Caratteristiche operative. Regolazione. Le macchine operatrici: definizione di prevalenza, accoppiamento macchina circuito. Pompe: cavitazione ed NPSH. Ventilatori e compressori dinamici: caratteristiche operative, instabilità di funzionamento. Macchine operatrici volumetriche rotative ed alternative.
Impianti motori a vapore: il circuito elementare cicli a vapore saturo e surriscaldato. Cenni ai generatori di vapore ed ai condensatori.
Impianti motori con turbina a gas: cicli termodinamici elementari con circuito chiuso ed aperto, rendimento e lavoro specifico. Cenni alla rigenerazione. Impianti combinati.
Motori a combustione interna alternativi: tipologia, cicli di riferimento e caratteristiche operative.
Attività d'esercitazione
Il corso prevede lo svolgimento di alcune esercitazioni numeriche per esemplificare gli argomenti illustrati durante le lezioni teoriche e fornire le indicazioni riguardanti gli aspetti progettuali dei sistemi energetici
Modalità d'esame
E’ previsto un colloquio orale riguardante le tematiche affrontate nel corso.
Propedeuticità
Fisica Tecnica
Testi consigliati
C. Caputo – Gli impianti convertitori di energia – Masson, Milan
C. Caputo – Le macchine volumetriche – Masson, Milano
C. Caputo – Le turbomacchine – Masson, Milan
Testi d'approfondimento
O. Acton, C. Caputo – Macchine a fluido – Collana UTET
G. Moranti –Macchine ed apparecchiature a vapore e frigorifere – Patron, Bologna
Ultimo aggiornamento: 02-10-2003