Lo scopo del corso è quello di fornire agli allievi criteri e metodi per effettuare lo studio delle macchine elementari e degli impianti di conversione energetica di interesse per le applicazioni in ambito marino basate su fonti energetiche convenzionali e rinnovabili. Al termine del corso l’allievo avrà un quadro aggiornato delle soluzioni impiantistiche disponibili e saprà, a livello metodologico, impostare l’analisi di sistemi per la conversione dell’energia e determinarne le prestazioni in termini di rendimento e potenza. L’allievo conoscerà, per le tipologie delle macchine più importanti, campi di applicazione, aspetti del funzionamento e limiti di prestazione connessi con le particolari condizioni di impiego.
scheda docente materiale didattico
Macchine volumetriche alternative motrici e operatrici: diagrammi indicati limite e reali. Calcolo della portata e della potenza in relazione alle pressioni di aspirazione e mandata. Cenni sulla regolazione.
Turbomacchine: efflusso nei condotti delle turbomacchine, scambi di lavoro tra fluido e palettatura, triangoli delle velocità, grado di reazione.
Turbomacchine operatrici: pompe e compressori centrifughi e assiali, limiti imposti dalla cavitazione e dalla velocità del suono, curve caratteristiche, accoppiamento tra macchina e circuito. Operazioni con fluidi di interesse per applicazioni marine. Cenni sulla regolazione.
Turbine idrauliche: potenza e rendimento, tipologie per l’impiego in ambito marino, applicazioni per produzione di potenza da fonti rinnovabili marine.
Aeromotori: tipologie, scambio di lavoro tra fluido e palettatura, prestazioni, curve caratteristiche, applicazioni in ambito marino.
Turbine a fluido comprimibile: stadi assiali ad azione e reazione, rendimento di palettatura, condizioni ottimali, rendimento di stadio. Limiti di potenza, cenni sulla regolazione.
Impianti per produzione di potenza basati su turbina a gas. Analisi del ciclo base di riferimento, influenza dei parametri operativi del ciclo. Caratteristiche degli impianti reali. Impianti Combinati Gas-Vapore. Configurazioni impiantistiche, influenza dei parametri operativi del ciclo, prestazioni. Applicazioni per produzione di potenza in contesti marini.
Impianti per produzione di potenza basati su motori alternativi a combustione interna. Cicli termodinamici di riferimento, influenza dei parametri operativi del ciclo. Prestazioni impianti reali, applicazioni in ambito marino.
Impianti a fluido organico operanti secondo il ciclo di Rankine (ORC). Caratteristiche dei fluidi organici impiegati. Schema elementare di impianto, parametri che ne influenzano le prestazioni, surriscaldamento del vapore, rigenerazione termica. Macchine e apparecchiature impiegate nell’impianto, stato dell’arte, prospettive e linee di sviluppo.
CAPUTO C., “Le turbomacchine”, ed. Masson, Milano, 1994;
CAPUTO C., “Le macchine volumetriche”, ed. Masson, Milano, 1997.
Programma
Classificazione delle macchine, principi di funzionamento delle macchine e degli impianti sede di processi di conversione energetica. Richiami di termodinamica e fluidodinamica applicate alle macchine. Energia e lavoro. Conversioni e trasformazioni energetiche. Equazioni di governo per lo studio delle macchine: conservazione della massa, della energia, della quantità di moto.Macchine volumetriche alternative motrici e operatrici: diagrammi indicati limite e reali. Calcolo della portata e della potenza in relazione alle pressioni di aspirazione e mandata. Cenni sulla regolazione.
Turbomacchine: efflusso nei condotti delle turbomacchine, scambi di lavoro tra fluido e palettatura, triangoli delle velocità, grado di reazione.
Turbomacchine operatrici: pompe e compressori centrifughi e assiali, limiti imposti dalla cavitazione e dalla velocità del suono, curve caratteristiche, accoppiamento tra macchina e circuito. Operazioni con fluidi di interesse per applicazioni marine. Cenni sulla regolazione.
Turbine idrauliche: potenza e rendimento, tipologie per l’impiego in ambito marino, applicazioni per produzione di potenza da fonti rinnovabili marine.
Aeromotori: tipologie, scambio di lavoro tra fluido e palettatura, prestazioni, curve caratteristiche, applicazioni in ambito marino.
Turbine a fluido comprimibile: stadi assiali ad azione e reazione, rendimento di palettatura, condizioni ottimali, rendimento di stadio. Limiti di potenza, cenni sulla regolazione.
Impianti per produzione di potenza basati su turbina a gas. Analisi del ciclo base di riferimento, influenza dei parametri operativi del ciclo. Caratteristiche degli impianti reali. Impianti Combinati Gas-Vapore. Configurazioni impiantistiche, influenza dei parametri operativi del ciclo, prestazioni. Applicazioni per produzione di potenza in contesti marini.
Impianti per produzione di potenza basati su motori alternativi a combustione interna. Cicli termodinamici di riferimento, influenza dei parametri operativi del ciclo. Prestazioni impianti reali, applicazioni in ambito marino.
Impianti a fluido organico operanti secondo il ciclo di Rankine (ORC). Caratteristiche dei fluidi organici impiegati. Schema elementare di impianto, parametri che ne influenzano le prestazioni, surriscaldamento del vapore, rigenerazione termica. Macchine e apparecchiature impiegate nell’impianto, stato dell’arte, prospettive e linee di sviluppo.
Testi Adottati
CAPUTO C., “Gli impianti convertitori di energia”, ed. Masson, Milano, 1997,CAPUTO C., “Le turbomacchine”, ed. Masson, Milano, 1994;
CAPUTO C., “Le macchine volumetriche”, ed. Masson, Milano, 1997.
Bibliografia Di Riferimento
BECCARI A., CAPUTO C., “Motori termici volumetrici”, ed. UTET, Torino, 1987; LOZZA G., “Turbine a gas e cicli combinati”, Soc. Editrice Esculapio, Bologna, 1996; DIXON S. L., “Thermodynamics of Turbomachinery”, Pergamon Press, Oxford, 1982; COHEN H., ROGERS G. F. C., SARAVANAMUTTOO H. I. H., “Gas Turbine Theory”, Lomgman Group Ltd, Padstow, 1998Modalità Erogazione
Lezioni in presenza. Durante il corso saranno assegnati esercizi riguardanti applicazioni notevoli e saranno svolte esercitazioni al riguardo. Le esercitazioni dovranno essere svolte in forma relazionale e portate all’esame.Modalità Valutazione
Esame orale. La prova prevede domande sugli argomenti illustrati nelle lezioni e la discussione delle esercitazioni svolte assegnate durante il corso.