MACCHINE A FLUIDO

La Disciplina si propone l'obiettivo di formare giovani ingegneri operanti nel settore industriale, fornendo loro, attraverso lezioni frontali, esercitazioni numeriche ed esperienze di laboratorio, competenze specifiche nei settori relativi alle Turbomacchine motrici ed operatrici, agli Impianti Motori Idraulici, ai Motori a Combustione Interna sia Alternativi che Rotativi, ai Componenti tradizionali degli impianti per la generazione dell'energia tramite conversione termomeccanica. Gli obiettivi formativi del corso sono altresì rivolti al trasferimento delle conoscenze specifiche che l'allievo deve dimostrare di aver conseguito, con l'obiettivo di ricoprire ruoli industriali nella progettazione, manutenzione e nel coordinamento e direzione aziendale nel settore delle Macchine e dei Sistemi per l’Energia e l’Ambiente soprattutto nel settore delle Fonti di Energia Rinnovabile. Verranno infine fornite nozioni di pneumatica e oleodinamica.

Lezioni frontali (56 ore) ed esercitazioni numeriche(60 ore).

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Meccanica Applicata alle Macchine

Introduzione ai concetti base sull’energia. Conversione dell’energia. Fonti di energia rinnovabile. Cenni storici e classificazione delle macchine. Fabbisogno e produzione di energia. - Generalità sugli impianti motori – Impianti idraulici e termici, a combustibile fossile e nucleare. Cicli, rendimenti, costo dell'energia. -Moto dei fluidi nei condotti con scambio di energia - Equazione dell'energia in forma meccanica e termica, applicazioni. Studio analitico e grafico della compressione e della espansione. Lavori e rendimenti. Condizioni di ristagno. - Condotti fissi e mobili – Equazione di Hugoniot. Andamento della pressione e portata negli ugelli. Cenno ai diffusori. Espressioni Euleriane della potenza.

Bilancio energetico di uno stadio. Palettature per macchine motrici e operatrici. - Macchine operatrici -Macchine operatrici volumetriche: compressori e pompe alternativi, cenni sulle macchine volumetriche rotative. Turbomacchine operatrici: macchine centrifughe, compressori assiali. Caratteristica interna ed esterna. Limiti di funzionamento. - Turbomacchine motrici a vapore e a gas - Stadi ad azione e a reazione. Triangoli di velocità, rendimento. Turbine polistadio. Stadio Curtis. Smaltimento della portata. Curve caratteristiche. - Turbine idrauliche: turbine Pelton, Francis, Kaplan. Velocità caratteristica. Cavitazione. Recupero dell'energia cinetica allo scarico. - Impianti motori a gas - Impianti a circuito aperto e chiuso. Rendimento limite e reale. Diversi schemi di impianto.- Impianti motori a vapore - Cicli di Rankine e di Hirn. Impianti a condensazione e a contropressione. Risurriscaldamento e rigenerazione: rendimenti.

Esempi di impianti e di componenti. Impianti cogenerativi. Impianti combinati gas-vapore. -Compressori Volumetrici Alternativi: Funzionamento limite di un compressore alternativo a semplice effetto. Funzionamento reale di un compressore alternativo a semplice effetto. - Motori a combustione interna - Cicli di riferimento. Diagramma della distribuzione. Espressioni della potenza. Ciclo indicato, pressione media. Motori ad accensione comandata: combustione regolare e detonazione. Emissioni inquinanti. Motori ad accensione spontanea: combustione, limiti di potenza. Cenno alla sovralimentazione. Cenni di oleodinamica. Richiami di idraulica. Introduzione allo studio dei circuiti oleodinamici. Simbologia unificata. Attuatori lineari e rotanti. Circuito semplificato. Forze, velocità e potenza di un attuatore. Pompe alternative e rotative. Componenti aggiuntivi dei circuiti oleodinamici. Valvole di controllo pressione. Valvole distributrici. Valvole per il controllo della portata. Cavitazione. Accumulatori. Motori idraulici. Trasmissione idrostatica. I sistemi Ibridi HES (Hydraulic Energy Storage systems). Cenni di pneumatica. Le caratteristiche dell’aria. Produzione e distribuzione dell'aria compressa. Compressori. Regolazione. Serbatoi. Trattamento dell’aria compressa. Attuatori pneumatici. Consumo d’aria. Valvole. Azionamenti. Impianti pneumatici.

1. C.CAPUTO: "Gli impianti motori termici" - ESA

2. O.ACTON - C.CAPUTO: “Introduzione allo studio delle macchine” - UTET

3. C.CAPUTO: “Le Turbomacchine” – Vol. II. MASSON

4. O.ACTON - C.CAPUTO: “Compressori ed espansori volumetrici” - UTET

5. L. CATALANO– M. NAPOLITANO: “Elementi di macchine operatrici a fluido” – PITAGORA EDITRICE

6. M. BIANCHI – F. MELINO – A. PERETTO: “Sistemi energetici” – PITAGORA EDITRICE – Bologna – Vol.1, 2, 3

7. C. D’AMELIO – “Elementi di macchine. Le turbine idrauliche” – Fridericiana Editrice Universitaria

8. O.ACTON: "Turbomacchine" - UTET

9. A.BECCARI - C.CAPUTO: "Motori termici volumetrici" – UTET

10. D. GIACOSA: “Motori endotermici” - HOEPLI

11. Dispense del Corso

12. Hanno Speich e AurelioBucciarelli: Manuale di oleodinamica – Dai principi alla meccatronica. Casa Editrice Tecniche nuove.

13. Belforte, Manuello, Mazza – Pneumatica – Tecniche nuove.

Prova orale

Equazioni di Eulero per le Turbomacchine;

Compressori Volumetrici Alternativi;

Monostadio assiale ad azione e reazione;

Impianti Turbogas;

Motori Alternativi a Combustione Interna;

Gasdinamica degli ugelli;

Fonti di energia rinnovabile;

Classificazione delle Macchine;

Sistemi per la produzione di energia da fonte solare, eolica e marina;

Descrizione di un circuito oleodinamico, valutazione della forza e della potenza di un attuatore lineare;

Trattamento dell’aria per i sistemi pneumatici;

Determinazione del consumo d’aria per gli impianti pneumatici.